本发明涉及钻探冲洗液领域，特别是涉及防塌性能优良的钻探冲洗液。
背景技术：
：在岩心钻探中，要保证优质快速安全钻进，正确地选择，使用冲洗液起着十分重要的作用，因此冲洗液被称为钻进过程中的“血液”。其功用如下：1、清洗孔底，悬浮和携带岩粉，防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。2、冷却钻头，提高钻头使用寿命。3、润滑钻头和钻具，减弱钻具震动，减轻钻机动力机等的负荷，使钻头工作平稳。4、形成泥皮，保护孔壁，有效地防止孔壁的膨胀、坍塌。5、输送岩心。6、采用涡轮钻、螺杆钻及冲击回转钻等时，冲洗液是传递动力的工作介质。钻探冲洗液在钻探工程中发挥着重要作用，现如今，为了满足各方面的工程需求，钻探冲洗液已经发展了多种功能类型的产品，例如：为快速钻进服务的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物冲洗液，防卡冲洗液、针对岩石特点的防塌冲洗液、钻盐岩层的饱和盐水冲洗液等，形成较为完整的冲洗液体系。不过，即使是应用同一种功能，由于不同区域的岩层的每个工作区地层结构不尽相同，那么对钻探冲洗液的要求也不同，就需要匹配研究不同的钻探冲洗液才能满足不同钻探工程的需求。青海木里煤田位于海北藏族自治州与海西蒙古族藏族自治州交界处的大通河上游盆地中，横跨海西、海北两州，主要部分江仓河以西位于天峻县木里乡，由江仓区、聚乎更区、弧山区、哆嗦贡玛区组成，距省会西宁市约450公里，是青海省惟一的焦煤资源整装勘查区域。矿区总体规划范围内现有资源储量35.4亿吨，是青海省最大的煤矿区，其煤炭资源储量占全省总资源储量的8％。目前木里煤田的钻探工作难题在于，木里煤田中侏罗统油页岩发育较厚，岩层倾角大，破碎严重，遇水极易发生孔壁坍塌事故，致使孔壁坍塌现象较为普遍和严重，现有的防塌冲洗液难以对木里煤田起到很好的防塌效果。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是提供一种防塌性能优良的钻探冲洗液，能够有效防止孔壁的膨胀、坍塌，且配方简单，成本低廉，能够在木里煤田中起到良好的防塌效果。木里煤田侏罗统油页岩发育较厚，岩层倾角大，具有水敏性，很容易发生坍塌事故，而使用现有的防塌钻探冲洗液后效果仍不理想，现场的坍塌事故仍然较多。要想改善这种现象，必须研发出新的防塌性能优良的钻探冲洗液，最理想的钻探冲洗液需要满足以下要求：1.较好的滤失性能，较低的失水量和薄而韧性好泥饼，失水量要求控制在8ml以内、泥饼厚度控制在1mm以内。2.合适的密度和液柱压力，要求控制在1.08g/cm3以上，用于平衡地层坍塌压力。3.漏斗粘度要求控制在25～35秒，4.冲洗液胶体率性能要求在95％以上。而现有的防塌钻探冲洗液均不能同时满足上述最优标准。以往室内冲洗液配比试验过程中，常采用全面试验方法和比较对比方法开展冲洗液室内试验，但是这两种配比试验方法试验不全面、片面性大、可靠性差，通过此类方法配比无法得到能够满足木里煤田的特殊地质情况的防塌钻探冲洗液。本发明针对木里煤田的特殊地质结构，经过重新构建的新的正交设计试验方法，从新的角度去评价冲洗液配比关系，得到了本发明防塌性能理想的防塌钻探冲洗液，能够充分满足木里煤田的地层对防塌钻探冲洗液的理想需求。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种防塌性能优良的钻探冲洗液，包括如下重量份的原料：每立方米水中加入：基质12.5～50kg、碱0.8～1.2kg、增粘剂1.8～2.2kg、抑制剂0.4～0.6kg、降失水剂5～15kg和液体润滑剂1.2～1.8kg，其中，所述基质选自膨润土和/或碳酸钙。在本发明的具体实施例中，基质使用的是膨润土，但本领域公知，在钻探冲洗液中使用的膨润土基质可用碳酸钙做常规替换。进一步地，所述基质与降失水剂的质量比值为0.83～10，优选为1.6-1.8，进一步优选为5/3。本发明防塌性能优良的钻探冲洗液通过组分间特定的配比，相对于现有的防塌冲洗液使用的组分更好，针对青海木里煤田的地质情况，通过新的试验方法得到了更为简单合理的新配方。进一步地，所述防塌性能优良的钻探冲洗液包括如下重量份的原料：每立方米水中加入：基质12.5～50kg、碱1.0kg、增粘剂2.0kg、抑制剂0.5kg、降失水剂5～15kg和液体润滑剂1.5kg。进一步地，所述防塌性能优良的钻探冲洗液包括如下重量份的原料：每立方米水中加入：膨润土25.0kg、碱1.0kg、增粘剂2.0kg、抑制剂0.5kg、降失水剂5～15kg和液体润滑剂1.5kg。进一步地，所述膨润土为钠基膨润土。进一步地，所述碱为氢氧化钠。进一步地，所述增粘剂为羧甲基纤维素。进一步地，所述抑制剂为聚丙烯酸钾。进一步地，所述降失水剂选自磺化褐煤树脂、磺化沥青粉、腐殖酸钾中的一种或几种。本发明还提供一种制备上述防塌性能优良的钻探冲洗液的方法，包括下列步骤：将原料按如下顺序依次混合即可：水、碱、膨润土、增粘剂、降失水剂、抑制剂、液体润滑剂，其中，每增加一种物质混合均匀后再与下一个物质混合。进一步地，所有原料混合完成后，再搅拌20～25min。本发明的有益效果是：(1)本发明通过基础材料的合理选择和配比关系的优化设计，得到了密度、粘度、失水量、泥饼厚度、胶体率等参数符合理想冲洗液标准，通过优化能够有效减少冲洗液中的自由水不断向孔壁渗透和孔内冲洗液液柱压力始终大于地层坍塌压力，使得冲洗液具有优良的防塌性能，特别适合在青海木里煤田孔壁坍塌地层中应用，可有效预防坍塌地层孔壁失稳，降低青海木里煤田钻探事故发生率，当然也可适用于现有防塌钻探冲洗液不能有效防塌的其他情况。(2)本发明防塌性能优良的钻探冲洗液通过组分间特定的配比，简化了配方，却达到了更好的技术效果，能同时满足适合青海木里煤田地层情况的钻探冲洗液的最优标准的所有指标，取得了预料不到的技术效果。(3)本发明防塌性能优良的钻探冲洗液的制备方法简单、成本低廉，方便大规模化生产。具体实施方式下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1根据青海木里煤田坍塌地层对钻探冲洗液的特殊性能要求，能够满足其需求的最佳理想性能指标要求为：1.较好的滤失性能，较低的失水量和薄而韧性好泥饼，失水量要求控制在8ml以内、泥饼厚度控制在1mm以内。2.合适的密度和液柱压力，要求控制在1.08g/cm3以上，用于平衡地层坍塌压力。3.漏斗粘度要求控制在25～35秒，4.冲洗液胶体率性能要求在95％以上。而现有的防塌钻探冲洗液往往不能兼顾上述所有的指标，若重新试验配制新的钻探冲洗液，常规的方法是采用全面试验方法和比较对比方法，但是这两种配比试验方法试验不全面、片面性大，仍不能满足上述所有的需求，比如如果保证了粘度，则密度较小，若保证了密度，则往往粘度通常会较大。本正交设计试验方法中先将配置用水、碱、增粘剂、抑制剂、液体润滑剂的加量作为一个恒定的固定值，其中将关键材料膨润土和降失水剂作为主要可变因素，设计两因素三水平的正交设计试验方案，试验配比与恒定材料加量如下：1m3配置用水+1kg氢氧化钠+(可变因素)基质+2kg羧甲基纤维素+0.5kg聚丙烯酸钾+(可变因素)降失水剂+1.5kg液体润滑剂，其中，基质选自膨润土和/或碳酸钙，降失水剂选自磺化褐煤树脂、磺化沥青粉、腐殖酸钾中的一种或几种，各组方案的基质和降失水剂的用量见表1：表1室内两因素三水平正交设计试验方案序号基质降失水剂冲洗液编号112.5kg(钠基膨润土)5.0kg(磺化褐煤树脂)①225.0kg(钠基膨润土)10.0kg(磺化沥青粉)②350.0kg(钠基膨润土)15.0kg(磺化沥青粉)③412.5kg(钠基膨润土)10.0kg(腐殖酸钾)④512.5kg(钠基膨润土)15.0kg(腐殖酸钾)⑤625.0kg(钠基膨润土)5.0kg(磺化褐煤树脂)⑥725.0kg(钠基膨润土)15.0kg(腐殖酸钾)⑦850.0kg(钠基膨润土)5.0kg(腐殖酸钾)⑧950.0kg(钠基膨润土)10.0kg磺化沥青粉)⑨按照上述正交设计试验方案在室内通过高速搅拌机配置9组不同配比关系的冲洗液，室内试验配置过程中室内温度在10～25℃之间，每组冲洗液中的基础材料与处理剂搅拌添加先后顺序为：水→氢氧化钠→基质→羧甲基纤维素→降失水剂→聚丙烯酸钾→液体润滑剂，其中，每增加一种物质混合均匀后再与下一个物质混合，即：(1)将水和氢氧化钠充分混合，得混合物a；(2)将混合物a和基质充分混合，得混合物b；(3)将混合物b和羧甲基纤维素充分混合，得混合物c；(4)将混合物c和降失水剂充分混合，得混合物d；(5)将混合物d和聚丙烯酸钾充分混合，得混合物e；(6)将混合物e和液体润滑剂充分混合，得混合物f；(7)将混合物f搅拌20～25分钟，即得本发明防塌性能优良的钻探冲洗液。对室内试验所得到9组冲洗液均进行密度、粘度、失水量、泥饼厚度、胶体率的测定，本发明中密度的测定采用液体密度秤测量、粘度的测定采用苏式粘度计测定，失水量的测定采用常温常压滤失量测定仪器进行测量，泥饼厚度的测定采用螺旋千分尺测定，胶体率的测定采用100毫升量筒静止24小时之后读取数值，测试结果见表2：表2正交试验所得9组冲洗液性能指标室内测定冲洗液编号密度粘度失水量泥饼厚度胶体率①1.04g/cm322s12ml1.0mm94％②1.08g/cm327s8ml0.6mm95％③1.13g/cm336s6ml0.5mm97％④1.04g/cm323s7ml0.6mm94％⑤1.05g/cm325s6ml0.5mm94％⑥1.08g/cm326s12ml1.0mm95％⑦1.09g/cm328s6ml0.5mm96％⑧1.12g/cm333s11ml0.9mm97％⑨1.12g/cm338s6ml0.5mm97％通过上述指标数据可知，9组冲洗液均性能均非常接近前述理想冲洗液性能，均能用于青海木里煤田岩心钻探工程的防塌，对上述所测定的9组冲洗液性能数据对照岩心钻探坍塌地层冲洗液所具备的条件进行逐项分析，并对比前述最佳理想指标发现，所配制的编号7组冲洗液所测得各项性能参数完全符合了最佳理想指标：密度1.09g/cm3＞1.08g/cm3，漏斗粘度28s在25～35s的范围内，失水量6ml＜8ml，泥饼厚度0.5mm＜1mm，胶体率96％＞95％。则将其确定为室内最终优选配比，配比关系如下：1m3水+1.0kg氢氧化钠+25.0kg钠基膨润土+2.0kg羧甲基纤维素+0.5kg聚丙烯酸钾+15.0kg腐殖酸钾+1.5kg液体润滑剂。将上述各组配比得到的冲洗液应用到孔壁坍塌现象较为普遍和严重的青海木里煤田7-5和8-1号钻孔钻探施工现场，经生产实践证明，使用过后两口钻井深度超过千米钻孔均未再发生孔壁坍塌、埋钻事故，特别是编号7组的冲洗液，防塌效果最好。说明本发明的钻探冲洗液取得了较好的防塌和护壁效果，防塌性能优良。本发明所得到的冲洗液简化了配方，通过本发明特定的配比，在岩心钻探坍塌地层生产实践过程中能有效减少冲洗液中的自由水不断向孔壁渗透和孔内冲洗液液柱压力大于地层坍塌压力，能大幅度提高钻进效率，最终通过实践证明这种正交设计试验方法所得到的冲洗液配比是科学合理的，得到了密度、粘度、失水量、泥饼厚度、胶体率等参数符合最优标准，符合岩心钻探坍塌地层护壁需要，能够很好的维护孔壁稳定，实现安全、高效、快速的钻进取芯，能够满足青海木里煤田岩心钻探工程的特殊需求。同时，本发明防塌性能优良的钻探冲洗液的制备方法工艺简单、成本低廉，可大规模化生产，值得推广。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12