本发明涉及一种抗高温、抗污染的泡沫钻井液及其制备方法，属于石油钻井液技术领域。
背景技术：
钻井液是用于钻井过程中平衡地层压力、保证安全顺利钻进的必备材料之一。对于泥页岩含量高、地层水矿化度高的深井油气藏，最好使用油基钻井液，然而油基钻井液对环境污染严重、易着火、成本高。常规的水基钻井液密度难以控制在1.0g/cm3以下，抑制性差，遇到高含盐深井地层时，性能容易发生变化，导致井壁不稳定，造成储层伤害。泡沫钻井液密度低，抑制性强，具有较好的封堵性，对储层伤害小，但实施工艺复杂且成本较高。目前国内对泡沫钻井液的研究还在起步阶段，总体上仍然存在着泡沫体系不稳定，抗温性能较差、抗污染能力弱等问题。因此，研制一种泡沫钻井液满足钻井液的发展需求已成为迫切需要。
中国专利文献CN102796498A公开了一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计：发泡剂为0.5～2.0％、稳泡剂为0.2～0.5％、泥页岩抑制剂为2～10％、泥页岩稳定剂为0.2～1.0％，余量为水；且泡沫钻井液的pH值为8～10。但是，该体系中并不含有纤维材料且发泡体积较小、半衰期时间短；
CN103194191A公开了一种基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液，至少包括以下组分，各组分的质量百分比为：发泡剂0.1～0.3％，稳泡剂0.1～0.3％，纳米材料0.05～0.125％，余量为水，所述的纳米材料为粒径为10～20nm的纳米二氧化硅颗粒。不过，该泡沫钻井液发泡体积小。
技术实现要素：
本发明针对现有泡沫钻井液技术存在的不足，提供了一种具有优良的起泡性能、较强的抗高温、抗污染能力以及泥页岩抑制性能的泡沫钻井液，可以满足地层钻进岩屑携带和井壁稳定的要求。
本发明的泡沫钻井液，包括第一发泡剂、第二发泡剂、无机纤维和水，第一发泡剂的质量百分比为2-4％，第二发泡剂的质量百分比为1-2％，且第一发泡剂用量为第二发泡剂用量两倍，无机纤维的质量百分比为1-3％，余量为水。
所述第一发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱和月桂醇聚氧乙烯醚羧酸钠中的一种或任意比例的复配。
所述第二发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和双十八烷基二甲基溴化铵中的一种或任意比例的复配。
所述无机纤维为海泡石或坡缕石。
上述泡沫钻井液的制备方法是：
常温常压条件下，将无机纤维分散于去离子水中进行预水化处理8-12小时，(预水化处理就是把无机纤维溶于水，让其纤维结构更加舒展)，然后再加入第一发泡剂和第二发泡剂，60℃-80℃搅拌均匀，常温下于5000-8000转/分钟的转速起泡3-5分钟，即得泡沫钻井液。
与现有技术相比，本发明中的泡沫钻井液所需表面活性剂和无机纤维用量少，所述无机纤维能够有效增加泡沫钻井液的发泡体积和延长泡沫的半衰期；基于无机纤维结构材料的泡沫钻井液粘度和切力参数较高，悬浮性能好，具有较强的抑制性，抗温、污染能力强，完全可以满足地层岩屑携带和井壁稳定的要求，扩大了泡沫钻井液的应用范围。并且操作简单易行，很大程度上降低了成本。
本发明的泡沫钻井液不但具有良好的发泡能力，抗高温、抗污染能力强，还具有很好的动切力和动塑比，悬浮性能好，而且具有较强的抑制性和适当的失水，有助于提高钻井过程中维持较高的机械钻速及携岩携水能力，有效解决了井壁失稳及卡钻以及储层污染等复杂问题，从而实现安全、快速钻井。
附图说明
图1为实施例1制备的泡沫钻井液的起泡图。
具体实施方式
实施例1
常温常压条件下，将3g海泡石分散于142.5g去离子水中进行预水化处理10小时(预水化处理就是把海泡石溶于水，让其纤维结构更加舒展，需要一定的时间)，然后再加入3g十二烷基硫酸钠和1.5g十二烷基苯磺酸钠。其中十二烷基硫酸钠(第一发泡剂)、十二烷基苯磺酸钠(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为2％、1％、2％。60℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于5000转/分钟起泡5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为880ml，泡沫半衰期为60分钟。
本实施例制备的泡沫钻井液的起泡效果如图1所示。
实施例2
常温常压条件下，将4.5g海泡石分散于138.75g去离子水中进行预水化处理12小时，然后再加入4.5g十二烷基硫酸钠和2.25g十二烷基苯磺酸钠，其中十二烷基硫酸钠(第一发泡剂)、十二烷基苯磺酸钠(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为3％、1.5％、3％。80℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于7500转/分钟起泡4.5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为860ml，泡沫半衰期为65分钟。
实施例3
常温常压条件下，将1.5g海泡石分散于139.5g去离子水中进行预水化处理8小时，然后再加入6g十二烷基硫酸钠和3g十二烷基苯磺酸钠，其中十二烷基硫酸钠(第一发泡剂)、十二烷基苯磺酸钠(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为4％、2％、1％。60℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于5000转/分钟起泡5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为960ml，泡沫半衰期为50分钟。
实施例4
常温常压条件下，将3g海泡石分散于142.5g去离子水中进行预水化处理10小时，然后再加入3g十二烷基硫酸钠和1.5g十六烷基三甲基溴化铵，其中十二烷基硫酸钠(第一发泡剂)、十六烷基三甲基溴化铵(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为2％、1％、2％。70℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于8000转/分钟起泡3分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为850ml，泡沫半衰期为58分钟。
实施例5
常温常压条件下，将3g海泡石分散于142.5g去离子水中进行预水化处理10小时，然后再加入3g月桂醇聚氧乙烯醚羧酸钠和1.5g十二烷基三甲基溴化铵，其中月桂醇聚氧乙烯醚羧酸钠(第一发泡剂)、十二烷基三甲基溴化铵(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为2％、1％、2％。60℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于6000转/分钟起泡4.5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为820ml，泡沫半衰期为80分钟。
实施例6
常温常压条件下，将3g海泡石分散于142.5g去离子水中进行预水化处理10小时，然后再加入3g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和1.5g十二烷基三甲基溴化铵，其中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(第一发泡剂)、十二烷基三甲基溴化铵(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为2％、1％、2％。65℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于5000转/分钟起泡5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为840ml，泡沫半衰期为70分钟。
实施例7
常温常压条件下，将3g海泡石分散于142.5g去离子水中进行预水化处理9小时，然后再加入3g十二烷基二甲基甜菜碱和1.5g十二烷基苯磺酸钠，其中十二烷基二甲基甜菜碱(第一发泡剂)、十二烷基苯磺酸钠(第二发泡剂)与海泡石(无机纤维)的质量百分比分别为2％、1％、2％。60℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于7000转/分钟起泡4分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为800ml，泡沫半衰期为70分钟。
实施例8
常温常压条件下，将4.5g坡缕石分散于141g去离子水中进行预水化处理12小时，然后再加入1.5g十二烷基硫酸钠、1.5g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、0.75g十二烷基三甲基溴化铵和0.75g双十八烷基二甲基溴化铵，其中第一发泡剂(十二烷基硫酸钠和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠)、第二发泡剂(十二烷基三甲基溴化铵和双十八烷基二甲基溴化铵)与海泡石的质量百分比分别为2％、1％、3％。80℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于5000转/分钟起泡5分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为850ml，泡沫半衰期为70分钟。
实施例9
常温常压条件下，将1.5g坡缕石分散于139.5g去离子水中进行预水化处理8小时，然后再加入3.2g十二烷基二甲基甜菜碱、2.8g月桂醇聚氧乙烯醚羧酸钠、1.8g十二烷基苯磺酸钠和1.2g双十八烷基二甲基溴化铵，其中第一发泡剂(十二烷基二甲基甜菜碱和月桂醇聚氧乙烯醚羧酸钠)、第二发泡剂(十二烷基苯磺酸钠和双十八烷基二甲基溴化铵)与海泡石的质量百分比分别为4％、2％、1％。70℃搅拌均匀，常温下使用搅拌机于6500转/分钟起泡4分钟，即得泡沫钻井液，起泡体积为950ml，泡沫半衰期为65分钟。
对实施例1、4、5、8、9所得泡沫钻井液进行了室内实验，其结果如下：
1.泡沫钻井液抗污染性能
取实施例1、4、5、8、9试样各150mL，分别添加不同污染物(10g质量浓度为10％NaCl、10mL煤油)，混合均匀后，采用上述方法测定钻井液的发泡体积与泡沫半衰期，以此评价泡沫钻井液的抗污染性能，具体结果如下《泡沫钻井液性能评价表》所示。
2.泡沫钻井液的抗高温性能
采用滚子加热炉，将上述实施例1、4、5、8、9试样在120℃热滚16小时以后，取150mL泡沫钻井液基液，测定钻井液的发泡体积与泡沫半衰期，以此评价泡沫钻井液的抗高温性能；具体结果如下《泡沫钻井液性能评价表》所示。
泡沫钻井液性能评价表