本发明涉及钻井液处理剂评价优选技术领域，尤其涉及一种针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法。
背景技术
21世纪以来，世界经济进入新的发展周期，石油天然气资源需求量大幅增加。面对巨大的能源需求，常规油气产能建设和生产却相对不足，非常规油气资源已成为重要的接替能源。天然气作为一种清洁能源，产量逐年增加。我国煤层气资源丰富，且分布广泛。煤储层具有孔隙度低，渗透率小，比表面积大，储气能力强等特点，随着煤层气田规模化钻探开发，煤储层保护和稳产被摆在一个日益突出的位置。但是由于煤储层的割理、内生裂隙的发育，使煤储层毛细现象突出，具有极大的比表面积，容易吸附水和聚合物。在钻采过程中，钻井液中的高分子聚合物处理剂易吸附到割理、节理及微裂隙高度发育的煤储层，将对煤岩的渗透性、解吸能力、储层产能等产生极大影响。因此，需要优选在煤层气排采过程中对煤层的影响小的钻井液处理剂，从而为煤层气钻采过程中钻井液处理剂优选及煤储层保护效果提供评价依据。
现有技术中由于无法定量比较钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性能及脱附性能，进而无法确定钻井液处理剂在煤层气排采过程中对煤储层产生的影响，忽视了煤层钻井液处理剂优选的一个重要评价指标。
技术实现要素：
本发明提供一种针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法，以实现钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性和脱附性的定量比较，进而为煤层气钻采过程中钻井液的处理剂优选提供评价依据。
本发明提供一种针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法，包括：
获取经过预处理的煤粉样品，并填装于吸附柱中，其中，所述预处理的煤粉样品质量为n克；
采用预先配制的钻井液处理剂溶液对所述预处理的煤粉样品进行吸附处理，烘干并获取吸附处理后的煤粉样品质量，其中，所述钻井液处理剂溶液中的钻井液处理剂质量为s克，所述吸附处理后的煤粉样品质量为m克；
采用预先配制的地层水对所述吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，烘干并获取脱附处理后的煤粉样品质量，其中，所述脱附处理后的煤粉样品质量为l克；
根据所述预处理的煤粉样品质量、所述吸附处理后的煤粉样品质量、所述脱附处理后的煤粉样品的质量、以及所述钻井液处理剂质量，获取所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，其中，n、s、m、l均大于0；
根据多种所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和多种所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，对所述钻井液处理剂进行优选。
进一步地，上述获取经过预处理的煤粉样品，包括：
获取煤储层的煤岩样品，将所述煤岩样品粉碎，筛取80-100目筛的煤岩样品；
将所述80-100目筛的煤岩样品在所述地层水中浸泡预设时长，获取浸泡后的煤岩样品；
将所述浸泡后的煤岩样品在第一预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述预处理的煤粉样品。
进一步地，所述将所述浸泡后的煤岩样品在第一预设条件下进行烘干处理，包括：
在105℃±5℃条件下对所述浸泡后的煤岩样品烘干24小时。
进一步地，采用预先配制的钻井液处理剂溶液对所述预处理的煤粉样品进行吸附处理，烘干并获取吸附处理后的煤粉样品质量，包括：
向所述钻井液处理剂溶液加压，使所述钻井液处理剂溶液通过所述预处理的煤粉样品，并排干空隙中的所述钻井液处理剂溶液，获取所述钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品；
将所述钻井液处理剂溶液通过所述吸附柱后的煤粉样品在第二预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述吸附处理后的煤粉样品质量。
进一步地，所述将所述钻井液处理剂溶液通过所述吸附柱后的煤粉样品在第二预设条件下进行烘干处理，包括：
在105℃±5℃条件对所述钻井液处理剂溶液通过所述吸附柱后的煤粉样品烘干24小时。
进一步地，采用地层水对所述吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，烘干并获取脱附处理后的煤粉样品质量，包括：
向所述地层水加压，使所述地层水通过所述吸附处理后的煤粉样品，并排干空隙中的所述地层水，获取所述地层水通过所述吸附柱后的煤粉样品；
将所述地层水通过所述吸附柱后的煤粉样品在第三预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述脱附处理后的煤粉样品质量。
进一步地，将所述地层水通过所述吸附柱后的煤粉样品在第三预设条件下进行烘干处理，包括：
在105℃±5℃条件对所述地层水通过所述吸附柱后的煤粉样品烘干24小时。
进一步地，根据所述预处理的煤粉样品质量、所述吸附处理后的煤粉样品质量、所述脱附处理后的煤粉样品的质量、以及所述钻井液处理剂质量，获取所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，包括：
所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率
所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率
本发明提供一种针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法，通过获取经过预处理的煤粉样品，采用预先配制的钻井液处理剂溶液对上述经过预处理的煤粉样品进行吸附处理，烘干并获取吸附处理后的煤粉样品质量，采用地层水对吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，烘干并获取脱附处理后的煤粉样品质量，进一步，根据上述预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品的质量、以及钻井液处理剂质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，实现了定量比较钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性及脱附性，进而为煤层气钻探开采过程中钻井液处理剂优选及煤储层保护效果提供评价依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法实施例二的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
图1为本发明提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法实施例一的流程示意图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
s101、获取经过预处理的煤粉样品，并填装于吸附柱中。
经过预处理的煤粉样品能够更好地模拟地层煤岩空隙表面，其中，上述预处理的煤粉样品质量为n克，n大于0。
s102、采用预先配制的钻井液处理剂溶液对上述预处理的煤粉样品进行吸附处理，获取吸附处理后的煤粉样品质量。
具体地，预先采用s克钻井液处理剂配制成满足预设浓度要求的钻井液处理剂溶液，并采用该预先配制的钻井液处理剂溶液对s101中获取到的预处理的煤粉样品进行吸附处理，使经过预处理的煤粉样品吸附钻井液处理剂溶液中的钻井液处理剂分子，之后进行烘干，从而获取吸附处理后的煤粉样品，其中，吸附处理后的煤粉样品质量为m克，m大于0。
其中，钻井液处理剂一般为高分子聚合物，例如在钻探过程中使用的聚合物钻井液的包被抑制剂为高分子聚合物。
s103、采用地层水对所述吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，烘干并获取脱附处理后的煤粉样品质量。
其中，获取地层水的方式有多种，可以在钻采过程中直接获取地下地层水，也可以配制与真实地层水中主要离子成分相同的模拟地层水溶液，在配置模拟地层水溶液之前对地层水的进行成分分析，成分分析的方法与现有技术中类似，本发明对获取地层水的方式不做限定。
进一步，采用地层水对上述吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，之后进行烘干，从而获取脱附处理后的煤粉样品，其中，脱附处理后的煤粉样品质量为l克，l大于0。
s104、根据上述预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品质量、以及钻井液处理剂质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面脱附率。
其中，预处理的煤粉质量n克、吸附处理后的煤粉样品质量m克、脱附处理后的煤粉样品质量l克、以及所使用的钻井液处理剂质量s克，根据经过不同处理后的煤粉样品的质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面的脱附率。
s105、根据多种所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和多种所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，对所述钻井液处理剂进行优选。
具体地，根据不同钻井液处理剂在煤岩表面吸附率以及不同钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，优选吸附率较小，脱附率较大的钻井液处理剂作为最优钻井液处理剂。
本实施例提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法，通过获取经过预处理的煤粉样品，采用预先配制的钻井液处理剂溶液对上述经过预处理的煤粉样品进行吸附处理，烘干并获取吸附处理后的煤粉样品质量，采用地层水对吸附处理后的煤粉样品进行脱附处理，烘干并获取脱附处理后的煤粉样品质量，进一步，根据上述预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品质量以及钻井液处理剂质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，实现了定量比较钻井液中处理剂在煤岩表面的吸附性及脱附性，进而为煤层气钻探过程中钻井液处理剂优选提供评价依据。
图2为本发明提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法实施例二的流程示意图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：
s201、获取煤储层的煤岩样品，将煤岩样品粉碎，筛取80-100目筛的煤岩样品，将上述80-100目筛的煤岩样品在地层水中浸泡预设时长，获取浸泡后的煤岩样品，将所述浸泡后的煤岩样品在第一预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述预处理的煤粉样品，并将所述预处理的煤粉样品填装于吸附柱中。
可选地一种实现方式，取煤储层岩心或上返岩屑作为煤岩样品，将煤岩样品进行粉碎，并使用美国泰勒标准下80-100筛目的筛网对粉碎后的煤粉样品进行分筛，获取满足80-100目筛的煤岩样品。
需要说明的是，选择80-100筛目的筛网对粉碎后的煤岩样品进行处理，是为了获取到颗粒大小合适的煤岩样品，若煤岩样品颗粒较大，用于吸附的表面积较小，对高分子聚合物的吸附与脱附现象不明显，若煤岩样品颗粒较小，在进行吸附处理与脱附处理时，钻井液处理剂溶液和地层水不易从吸附柱中通过，无法真实地反映钻井液处理剂分子在煤岩表面的吸附性与脱附性。当然，也可以根据实际情况选择其他合适的筛目数的筛网进行筛选，本发明对此不做限定。
进一步地，将80-100目筛的煤岩样品放置在地层水中浸泡7天，以模拟地下条件对煤岩样品表面进行润湿，然后在105℃±5℃条件下对上述在地层水中浸泡7天的煤岩样品烘干24小时，并冷却至室温，以获取预处理的煤粉样品，并将预处理的煤粉样品填装于吸附柱中。其中，上述预处理的煤粉样品质量为n克，n大于0。
也就是说可以直接将n克的预处理煤粉样品填装于吸附柱中。
选的另一种实现方式，在将预处理的煤粉样品填装于吸附柱中之前，可获取吸附柱的实际质量，将预处理的煤粉样品填装于吸附柱中之后，获取填装有预处理的煤粉样品的吸附柱的质量，通过填装有预处理的煤粉样品的吸附柱的质量减去吸附柱的实际质量，获取预处理的煤粉样品的质量。
由于在执行填装操作的过程中会有损耗，从而对钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性与脱附性的评价结果产生影响，采用上述方式获取预处理的煤粉样品质量，能够减少数据误差，使评价结果更加准确。
s202、向所述钻井液处理剂溶液加压使所述钻井液处理剂溶液通过所述预处理的煤粉样品，并排干空隙中的所述钻井液处理剂溶液，获取所述钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品；将所述钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品在第二预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述吸附处理后的煤粉样品质量。
具体地，向钻井液处理剂溶液加压，使钻井液处理剂溶液全部通过预处理的煤粉样品，预处理的煤粉样品吸附钻井液处理剂溶液中的高分子聚合物，排干空隙中的上述钻井液处理剂溶液，确保钻井液处理剂溶液在相应的系统中没有残留，从而获取钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品。
将钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品在第二预设条件下进行烘干处理，可选地一种实现方式，在105℃±5℃条件对上述钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品烘干24小时，然后冷却至室温，获取吸附处理后的煤粉样品。
获取吸附处理后的煤粉样品质量的方式与s201中获取预处理的煤粉样品质量的方式相同，首先获取填装有吸附处理后的煤粉样品的吸附柱的质量，然后通过填装有吸附处理后的煤粉样品的吸附柱的质量减去吸附柱的实际质量的方式，获取吸附处理后的煤粉样品质量，其中，吸附处理后的煤粉样品质量为m克，m大于0。
需要说明的是，本实施例中获取吸附处理后的煤粉样品质量的方式，无需将吸附处理后的煤粉样品从吸附柱中取出以及重新填装于吸附柱中，减少了操作步骤，提高了后续钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性与脱附性计算结果的准确度。
s203、向所述地层水加压使所述地层水通过所述吸附处理后的煤粉样品，并排干空隙中的所述地层水，获取所述地层水通过吸附柱后的煤粉样品；将所述地层水通过吸附柱后的煤粉样品在第三预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述脱附处理后的煤粉样品质量。
具体地，向地层水加压，使地层水全部通过吸附处理后的煤粉样品，并且排干空隙中的上述地层水，确保地层水在相应的系统中没有残留，从而获取地层水通过吸附柱后的煤粉样品。
将地层水通过吸附柱后的煤粉样品在第三预设条件下进行烘干处理，可选地一种实现方式，在105℃±5℃条件对上述地层水通过吸附柱后的煤粉样品烘干24小时，然后冷却至室温，获取脱附处理后的煤粉样品。
获取脱附处理后的煤粉样品质量的方式与s202中获取吸附处理后的煤粉样品质量的方式相同，首先获取填装有脱附处理后的煤粉样品的吸附柱的质量，然后通过填装有脱附处理后的煤粉样品的吸附柱的质量减去吸附柱的实际质量的方式，获取脱附处理后的煤粉样品质量，其中，脱附处理后的煤粉样品质量为l克，l大于0。
需要说明的是，本实施例中获取脱附处理后的煤粉样品质量的方式，无需将脱附处理后的煤粉样品从吸附柱中取出，减少了操作步骤，提高了后续钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性与脱附性计算结果的准确度。
s204、根据所述预处理的煤粉样品质量、所述吸附处理后的煤粉样品质量、所述脱附处理后的煤粉样品的质量、以及所述钻井液处理剂质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面脱附率。
可选地一种实现方式中，钻井液处理剂在煤岩表面吸附率
脱附处理后，钻井液处理剂在煤岩表面脱附率
通过上述2个公式计算可获取钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性能与脱附性能。
需要说明的是，也可通过其他计算方法，根据预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品的质量以及钻井液处理剂质量获取能够反映钻井液处理剂在煤岩表面吸附性以及脱附性的其他特征参数。
需要说明的是，在上述获取预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品的质量时，也可以将吸附柱的质量设为未知数，例如，假设吸附柱的质量为q，q大于0。根据基本的数学知识，将预处理的煤粉样品质量等于填装有预处理的煤粉样品质量减去吸附柱的质量、吸附处理后的煤粉样品质量等于填装有吸附处理后的煤粉样品质量减去吸附柱的质量、脱附处理后的煤粉样品质量等于填装有脱附处理后的煤粉样品质量减去吸附柱的质量，代入步骤s204中的两个公式中，并对s204中两个计算公式进行简化可知，吸附柱的质量为未知数时也可以根据上述两个公式计算出钻井液处理剂在煤岩表面的吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面的脱附率。
根据吸附柱的实际质量或者将吸附柱的质量假设为未知数，从而获取预处理的煤粉样品质量、吸附处理后的煤粉样品质量、脱附处理后的煤粉样品质量，可根据需求进行选择，本发明对此不做限定。
s205、根据多种所述钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和多种所述钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，对所述钻井液处理剂进行优选。
具体地，根据不同钻井液处理剂在煤岩表面吸附率以及不同钻井液处理剂在煤岩表面脱附率，优选吸附率较小，脱附率较大的钻井液处理剂作为最优钻井液处理剂。
本实施例提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法，通过获取煤储层的煤岩样品，将所述煤岩样品粉碎，筛取满足80-100目筛的煤岩样品，将上述80-100目筛的煤岩样品在地层水中浸泡预设时长，获取浸泡后的煤岩样品，将所述浸泡后的煤岩样品在第一预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述预处理的煤粉样品，并填装于吸附柱中，然后，向钻井液处理剂溶液加压使所述钻井液处理剂溶液通过所述预处理的煤粉样品，并排干空隙中的钻井液处理剂溶液，获取钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品，将所述钻井液处理剂溶液通过吸附柱后的煤粉样品在第二预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述吸附处理后的煤粉样品质量，向地层水加压使所述地层水通过所述吸附处理后的煤粉样品，并排干空隙中的所述地层水，获取地层水通过吸附柱后的煤粉样品，将所述地层水通过吸附柱后的煤粉样品在第三预设条件下进行烘干处理，并冷却至室温，获取所述脱附处理后的煤粉样品质量，根据所述预处理的煤粉样品质量、所述吸附处理后的煤粉样品质量、所述脱附处理后的煤粉样品的质量以及钻井液处理剂质量，获取钻井液处理剂在煤岩表面吸附率和钻井液处理剂在煤岩表面脱附率。通过选择颗粒大小合适的煤粉样品，并根据上述公式计算，定量地反映钻井液处理剂在煤岩表面的吸附性能与脱附性能，进而可以确定钻井液处理剂对煤岩性能产生的影响，从而为煤层气钻探开采过程中钻井液处理剂优选提供数据支持以及煤储层保护效果提供评价依据。
下面用一具体实施例对本发明提供的针对煤层特征所用钻井液处理剂优选新方法进行详细说明。
本实施例主要用于优选天然高分子降滤失剂wnp-2和羧甲基淀粉cms。，具体包括如下步骤：
首先，获取滇东黔西煤层气田天井区块8#煤层的煤岩样品，将煤岩样品进行粉碎，筛取满足80-100目筛的煤岩样品，将80-100目筛的煤岩样品在地层水中浸泡7天，将浸泡后的煤岩样品在105℃±5℃条件下烘干24小时，获取预处理的煤粉样品，并将获取到的预处理的煤粉样品填装于吸附柱中。其中，填装有预处理的煤粉样品的吸附柱质量为135.6571克。
接着，向天然高分子降滤失剂wnp-2溶液加压，使天然高分子降滤失剂wnp-2溶液进入吸附柱中，并排干空隙中的天然高分子降滤失剂wnp-2溶液，天然高分子降滤失剂wnp-2溶液通过吸附柱时，吸附柱中放置的预处理的煤粉样品吸附天然高分子降滤失剂分子，之后在105℃±5℃条件下烘干24小时，从而获取到吸附处理后的煤粉样品，其中，填装有吸附处理后的煤粉样品的吸附柱质量为135.8026克。
需要说明的是，预先配制的天然高分子降滤失剂wnp-2溶液是由500毫升水、10克天然高分子降滤失剂wnp-2配制成浓度为2％的天然高分子降滤失剂wnp-2溶液。
进一步地，向500毫升的地层水加压，使地层水进入吸附柱中，并排干空隙中的地层水，地层水通过吸附柱时，地层水对吸附处理后的煤粉样品进行充分的脱附处理，之后在105℃±5℃条件下烘干24小时，从而获取到脱附处理后的煤粉样品，其中，填装有脱附处理后的煤粉样品的吸附柱质量为135.7877克。
其中，可以假设吸附柱的质量为未知数q，q大于0，则n＝135.6571-q，m＝135.8026-q，l＝135.7877-q，s＝10.0。
可选地另一种实现方式中，可以在吸附柱中填装预处理的煤粉样品之前，获取吸附柱的实际质量。在执行了上述步骤之后通过填装有预处理的煤粉样品的吸附柱质量减去吸附柱的质量获取预处理的煤粉样品质量，相应地，通过填装有吸附处理后的煤粉样品的吸附柱质量减去吸附柱的质量获取吸附处理后的煤粉样品质量，通过填装有脱附处理后的煤粉样品的吸附柱质量减去吸附柱的质量获取脱附处理后的煤粉样品质量。
进一步地，根据以下两个公式获取天然高分子降滤失剂wnp-2在煤岩样品表面的吸附率以及天然高分子降滤失剂wnp-2在煤岩样品表面的脱附率。
具体地，天然高分子降滤失剂wnp-2在煤岩样品表面的吸附率
天然高分子降滤失剂wnp-2在煤岩样品表面的脱附率
将天然高分子降滤失剂wnp-2替换成羧甲基淀粉cms，并重复上述步骤，获取羧甲基淀粉cms在煤岩表面的吸附率以及羧甲基淀粉cms在煤岩表面的脱附率。根据上述步骤得到以下结果，如表1所示：
其中，表1中吸附率是指天然高分子降滤失剂wnp-2或羧甲基淀粉cms在煤岩表面的吸附率，脱附率是指天然高分子降滤失剂wnp-2或羧甲基淀粉cms在煤岩表面的脱附率。
由以上数据可以看出，天然高分子降滤失剂wnp-2在煤岩表面吸附量较大，脱附量较小，而羧甲基淀粉cms在煤岩表面的吸附量较小，脱附量较大，因此，优选的羧甲基淀粉cms作为降滤失剂能够减小钻井液处理剂在煤岩表面的吸附。