用于顺煤层的煤层气井可定时降解的微固相钻井液及定时降解方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤层气井钻井液技术领域，具体涉及一种用于顺煤层的煤层气井可定 时降解的微固相钻井液及定时降解方法。
【背景技术】
[0002] 煤层气勘探开发中，钻井必要的手段。煤层具有低孔隙度、低渗透率和低储层压力 等特点，而顺煤层井这种井型因为能够扩大井眼与煤层的接触面积，极大提高煤层气采收 率因此被普遍采用。
[0003] 顺煤层钻进与煤层钻遇面积大，而煤层裂隙系统发育、机械强度弱、应力敏感性 强，因而钻进过程中容易遇到悬渣排肩困难、井眼坍塌掉块、井漏、储层易污染等难点。因此 需要对顺煤层钻井过程中钻井液提出以下要求：
[0004] (1)悬浮煤肩作用，保证钻孔中煤肩被排除干净，达到快速安全钻进要求；
[0005] (2)保护井壁作用，通过低密度来平衡地层压力，通过形成泥饼防止钻井液进一步 侵入煤层，满足不同煤层钻进的要求；
[0006] (3)强降失水作用，即降低煤层气钻井液向地层渗透的作用；
[0007] (4)抑制作用，通过抑制剂来抑制地层的水化膨胀、坍塌缩径等作用，进而来保护 煤层井壁；
[0008] (5)保护储层作用，降低钻井液对煤储层的危害，提高煤层气产量。
[0009] (6)具有速溶特点。为了缩短钻井周期，需要缩短在钻井液配制时间，在较短时间 内使钻井液充分预水化达到预期的粘度。
【发明内容】
[0010] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于顺煤层的煤层气井可定时降解的 微固相钻井液及定时降解方法。本发明所提供的微固相钻井液能够缓解目前顺煤层钻井过 程中所面临的安全钻进与储层保护之间的矛盾：微固相能够保证快速钻进，同时减少进入 煤层中的钻井液中固相含量；加入生物酶可以对钻井液定时降解，解除大分子聚合物对煤 层污染，保证煤层气运移通道不被堵塞，从而有助于提高煤层气采收率和产量，且对于后期 废浆的处理也比较方便，节约成本，绿色环保。
[0011] 一种用于顺煤层的煤层气井可定时降解的微固相钻井液，由功能组分和降解剂组 成，其中，所述功能组分包括下述重量份数的各组分：清水1000份、骨架成膜剂20~30份、 提粘剂〇. 5~1份、降失水剂20~30份、流型调节剂0. 5~1份、抑制剂20~30份和分 散剂0. 8~1. 2份，所述降解剂为0. 05~0. 1重量份的降解剂。
[0012] 在上述技术方案中，功能组分和降解剂在初期分离。中期，以功能组分实现钻井。 后期，将降解剂混合到完成钻井后的功能组分中，可以进行钻井液的降解。
[0013] 具体的，所述骨架成膜剂为粒度小于200目的钠膨润土。
[0014] 具体的，所述提粘剂为高粘聚阴离子纤维素、高粘聚阴离子纤维素的钠盐或高粘 聚阴离子纤维素的钾盐，其中，高粘聚阴离子纤维素的数均分子量大于1200万。高粘聚阴 离子纤维素可以通过购买的方式得到，例如郑州伟业钻井泥浆有限公司的钻井泥浆助剂材 料产品，荆州嘉华科技有限公司的石油化学产品。高粘聚阴离子纤维素的钾盐或钠盐可以 通过将高粘聚阴离子纤维素的钾盐化或钠盐化得到。
[0015] 具体的，降失水剂由抗高温改性淀粉和低粘聚阴离子纤维素组成，其中，所述抗 高温改性淀粉的数均分子量为180~220万，所述低粘聚阴离子纤维素的数均分子量为 180~220万，所述抗高温改性淀粉与所述粘聚阴离子纤维素的重量比为1~2:1。抗高温 改性淀粉可以通过购买的方式得到，例如郑州伟业钻井泥浆有限公司的钻井泥浆助剂材料 产品，，耐温温度达到130摄氏度。低粘聚阴离子纤维素可以通过购买的方式得到，例如郑 州伟业钻井泥浆有限公司的钻井泥浆助剂材料产品，阳谷鹏程化工有限公司的泥浆材料产 品。
[0016] 具体的，所述流型调节剂为田菁胶。
[0017] 具体的，所述抑制剂为氯化钾或氯化铵中的一种或两者按质量比为1~2:0~1 的混合。优选的，为氯化钾。
[0018] 具体的，所述分散剂为可溶性碳酸盐和/或可溶性碳酸氢盐，如钾盐或钠盐。优选 的，为碳酸钠。
[0019] 具体的，所述降解剂为纤维素酶、中性蛋白酶或淀粉酶中的任意一种或多种的混 合。
[0020] 本发明所提供的微固相钻井液的性能指标：基浆（未添加生物酶）密度不超过 1. 02g/cm3,表观粘度35~60mPa·s，切力最高达25Pa，润滑系数小于0· 2,API滤失量7~ 10ml，pH为8~9。通过对三种不同的生物酶的加入调整，可对降解时间进行调整。
[0021] 功能作用：本钻井液通过固相含量低从而降低钻井液密度，减小与地层流体压力 间的压差，进而平衡地层压力的同时降低了对煤层的污染；具有良好的流变性，能够有效悬 浮煤肩，排除钻渣；起到保护井壁作用，高效提粘剂和骨架成膜剂可以有效的提高粘度，形 成薄而致密的泥饼，可加强对松软井壁的胶结作用；具有强降失水作用，强降失水剂可以大 大降低前期瞬时的失水量，成膜骨架可以降低后期失水量，综合起来可以大大降低煤层气 钻井液向地层渗透的作用；抑制剂具有抑制煤层中粘土的水化膨胀、孔眼坍塌缩径等作用， 进而保护煤层井壁；生物酶可以起到对钻井液的定时降解作用，降低煤层气钻井液对煤层 的危害，从而提高煤层气采收率和产量
[0022] 本发明还提供了一种定时降解方法：未添加生物酶的微固相钻井液可用于顺煤层 段快速安全钻进，在完钻前的几个小时，根据实际情况在钻井液中加入适当量生物酶，使钻 井液充分循环，逐渐降解之前井壁上和煤层中钻井液里的大分子聚合物等，达到前期成膜 护壁、后期解堵提高产气量的效果。
[0023] 创新点：（1)传统煤层气井钻井液为形成泥饼保护井壁，一般固相含量达到5%以 上，密度一般在1.〇5g/cm3以上，本钻井液具有微固相、低密度特点，钠土含量在2%~3%， 密度仅为1.〇2g/cm3,即可形成薄而致密的泥皮，有效保护井壁。
[0024] (2)传统煤层气钻井液中加入羧甲基纤维素（CMC)和黄原胶（XC)等大分子材料作 为提粘剂，羧甲基纤维素难溶于水，配制钻井液需缓慢加料同时需要预水化24个小时；黄 原胶虽然提粘效果好，但是自身性能极其稳定，不容易降解，容易堵塞煤层裂隙，降低煤层 气产量，同时后期废浆处理难度增大，易造成环境污染。本钻井液材料均易溶于水，具有速 溶特点，搅拌放置5~8个小时即可使用，大大缩短了配浆时间；使用田菁胶，既可以作为流 型调节剂，又可以作为增粘剂，同时容易降解，解决了保护煤储层和后期废浆处理的难题， 节约成本，绿色环保。
[0025] (3)定时降解作用。加入不同的生物酶后，钻井液在固定时间起到降解效果，粘 度降低，有效解除煤层中钻井液残留污染物，达到解堵目的，从而提高了煤层气采收率和产 量。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的效果例图。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合