本發(fā)明屬于煤層氣藏鉆井技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
能源的開發(fā)目標(biāo)是多產(chǎn)出，獲得更大收益，最大程度地獲得產(chǎn)量。保護(hù)儲層，最大限度保持儲層的原有狀態(tài)是化石能源高效開發(fā)的關(guān)鍵，然而當(dāng)外來流體進(jìn)入儲層后，這些流體不可避免與儲層巖石接觸，而發(fā)生一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，造成儲層損害，有時甚至延誤對儲層的正確認(rèn)識。不同類型的儲層，有著不同的儲層特點，煤層氣儲層不同于常規(guī)油氣儲層的特點是，它是一種含有無機(jī)礦物、裂縫發(fā)育的孔隙性有機(jī)巖儲層。有機(jī)巖特點，表明煤巖具有良好的疏水性；而孔隙性特點，表明具有吸附性。當(dāng)外來流體進(jìn)入儲層，疏水性占主導(dǎo)地位時，對煤儲層具有良好的保護(hù)作用，而吸附性占主導(dǎo)地位時，對煤儲層造成損害，且吸附能力越強，對儲層損害越嚴(yán)重。
欠平衡鉆井是有效保護(hù)儲層的方式之一，泡沫鉆井屬于欠平衡鉆井，泡沫流體具有高粘度，低密度，有利于防漏堵漏、儲層保護(hù)和保持井眼清潔。然而泡沫流體雖然是欠平衡流體，但它是一種水基流體，在對井眼反復(fù)沖刷過程中，會與井壁保持接觸，煤巖孔隙的吸附性仍然在一定時間的條件下占主導(dǎo)地位，對儲層造成損害。煤儲層是以有機(jī)巖為主的孔隙性極為發(fā)育的油氣儲集層，煤層氣吸附于這些孔隙中，且目前開發(fā)的煤層氣儲層埋深通常為1200m以淺。鉆井流體是第一個進(jìn)入地層的流體，對煤儲層的損害往往是致命，因而要求煤層氣開采過程中的鉆井流體對煤儲層損害最小。目前鉆井用發(fā)泡劑均針對高溫或抗油等不同地層環(huán)境，因而一種適合煤巖特點的發(fā)泡劑形成的泡沫流體更有利于煤儲層保護(hù)，大幅度降低煤巖中的孔隙對流體的吸附，減少對煤儲層的損害的發(fā)泡劑是煤層氣高效開發(fā)所急需。目前常用的發(fā)泡劑均來自于日用化學(xué)工業(yè)，缺乏適合保護(hù)煤層氣藏鉆井專用發(fā)泡劑。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，開發(fā)出一種適合煤層氣藏鉆井用的發(fā)泡劑，本發(fā)明的目的在于提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑及其制備方法和應(yīng)用。該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑應(yīng)用于煤層氣鉆井中，保持鉆井過程中的井眼清潔，可循環(huán)重復(fù)使用，最大限度保護(hù)儲層。
本發(fā)明提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑，以重量份計，該發(fā)泡劑的原料組分包括：
上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，優(yōu)選地，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，優(yōu)選地，所述脂肪酸可以包括棕櫚酸、月桂酸和油酸中的一種或多種的組合，但不限于此。
本發(fā)明還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，將脂肪酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到反應(yīng)釜中，加熱升溫并攪拌均勻；
步驟二，然后加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)加熱攪拌，冷卻后得到煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
上述制備方法中，優(yōu)選地，在步驟一中，加熱升溫的溫度為120-160℃；在步驟二中，加熱的溫度為120-160℃，攪拌時間為6h。
本發(fā)明還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑在煤層氣藏鉆井中作為發(fā)泡劑的應(yīng)用。
上述應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述應(yīng)用為將所述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑形成穩(wěn)定泡沫流體和/或硬膠泡沫流體應(yīng)用于煤層氣藏鉆井中。
上述應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述穩(wěn)定泡沫流體的形成過程為：
通過泡沫泵將所述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑與基液在鉆柱內(nèi)混合，于鉆頭井眼出形成穩(wěn)定泡沫流體；其中所述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑與所述基液質(zhì)量比為(1％-3％)：1。
上述所提到基液主要由水、泥頁巖抑制劑、緩蝕劑和增稠劑等配制而成，根據(jù)不同地層情況合理選擇，所采用的泥頁巖抑制劑、緩蝕劑和增稠劑等均為本領(lǐng)域常規(guī)處理劑。
上述應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述硬膠泡沫流體的形成過程為：
在鉆井液基礎(chǔ)上加入上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑，形成硬膠泡沫流體；其中，所述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的添加量保證控制鉆井液的密度大于0.7g/cm3。
上述所提到的鉆井液為本領(lǐng)域常規(guī)鉆井液，其主要是由鈉基膨潤土、增粘劑、降濾失劑、泥頁巖抑制劑、降粘劑、潤滑劑、殺菌劑、無機(jī)鹽和加重材料等中幾種或全部與水配制而成，根據(jù)不同地層情況合理選擇，所采用的鈉基膨潤土、增粘劑、降濾失劑、泥頁巖抑制劑、降粘劑、潤滑劑、殺菌劑、無機(jī)鹽、加重材料等均為本領(lǐng)域常規(guī)處理劑。
本發(fā)明煤層氣藏鉆井中的煤層氣主要為煤層甲烷，即瓦斯。富集于高瓦斯煤礦，在煤炭開采過程中，如果提前將這些富集的瓦斯通過地面開采，從能源利用角度，它是一種綠色能源，是能源大家庭中的一員；從安全角度，煤層氣的地面高效開采，將大大有利于煤炭安全生產(chǎn)，更有利于煤礦工作人員的生命安全。然而煤層氣吸附于有機(jī)煤巖的孔隙中，有機(jī)巖具有一定的疏水性，孔隙性又具有一定的吸附性，當(dāng)疏水性占主導(dǎo)地位時，對煤儲層具有良好的保護(hù)作用，而當(dāng)吸附性占主導(dǎo)地位時，就會對煤儲層造成煤儲層的損害。當(dāng)水基外來流體進(jìn)入儲層中，通常是疏水先占主導(dǎo)地位，隨著水基流體與孔隙性煤層接觸時間的增加，孔隙性會逐漸占主導(dǎo)地位，因而通過本發(fā)明煤層氣藏發(fā)泡劑形成的泡沫鉆井流體，從而提高鉆井速度和減少流體對煤層氣損害層面，能夠大大提高煤層氣的開采效率。
本發(fā)明提供的發(fā)泡劑泡沫性能良好，將其應(yīng)用于煤層氣藏鉆井中，能夠循環(huán)重復(fù)使用，且能夠保持較佳的發(fā)泡體積和半衰期，最大限度保護(hù)儲層，具有良好的保持井壁清潔和上部地層防漏堵漏的作用。
具體實施方式
為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
實施例1
本實施例提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述原料添加量，將月桂酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到搪瓷襯底的反應(yīng)釜中，在不斷攪拌的條件下升溫至130℃；
步驟二，然后按照上述原料添加了加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)于130℃加熱攪拌6h，冷卻至90℃時，停止攪拌，自然冷卻至室溫，得到黃色或淡黃色液體，即為煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑在煤層氣藏鉆井中的應(yīng)用。在本領(lǐng)域常規(guī)鉆井液基礎(chǔ)上加入上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑，形成硬膠泡沫流體；其中，所述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的添加量保證控制常規(guī)鉆井液的密度為0.78g/cm3。將該硬膠泡沫流體用于某地煤層氣現(xiàn)場的某一平臺的5口井。
實驗表明該平臺上部地層的漏失減少率、下鉆遇阻和卡鉆等事故發(fā)生率平均低于該區(qū)塊其它平臺53％以上，增產(chǎn)率高于該區(qū)塊其它平臺32％以上。同一區(qū)塊對比，漏失發(fā)生率降低67.3％，未遇下鉆遇阻和卡鉆事故。
實施例2
本實施例提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述原料添加量，將月桂酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到搪瓷襯底的反應(yīng)釜中，在不斷攪拌的條件下升溫至130℃；
步驟二，然后按照上述原料添加了加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)于130℃加熱攪拌6h，冷卻至90℃時，停止攪拌，自然冷卻至室溫，得到黃色或淡黃色液體，即為煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
實施例3
本實施例提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述原料添加量，將棕櫚酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到搪瓷襯底的反應(yīng)釜中，在不斷攪拌的條件下升溫至130℃；
步驟二，然后按照上述原料添加了加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)于130℃加熱攪拌6h，冷卻至90℃時，停止攪拌，自然冷卻至室溫，得到黃色或淡黃色液體，即為煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
實施例4
本實施例提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述原料添加量，將油酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到搪瓷襯底的反應(yīng)釜中，在不斷攪拌的條件下升溫至130℃；
步驟二，然后按照上述原料添加了加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)于130℃加熱攪拌6h，冷卻至90℃時，停止攪拌，自然冷卻至室溫，得到黃色或淡黃色液體，即為煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
實施例5
本實施例提供一種煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑中，以重量份計，該煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的原料組分包括：
本實施例還提供上述煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述原料添加量，將油酸、亞硫酸鈉、乙醇胺、氫氧化鈉和水加入到搪瓷襯底的反應(yīng)釜中，在不斷攪拌的條件下升溫至130℃；
步驟二，然后按照上述原料添加了加入甲酰胺和己內(nèi)酰胺，繼續(xù)于130℃加熱攪拌6h，冷卻至90℃時，停止攪拌，自然冷卻至室溫，得到黃色或淡黃色液體，即為煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑。
實施例6
本實施例提供上述實施例1-5制備的煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑發(fā)泡性能評價實驗。向煤層氣藏鉆井中按照本領(lǐng)域常規(guī)鉆井液體積的2％分別添加實施例1-5制備的煤層氣藏鉆井用發(fā)泡劑，發(fā)泡性能如表1所示。
表1
由表1實驗數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明上述實施例提供的煤層氣藏鉆井用的發(fā)泡劑性能良好，循環(huán)使用5次仍然保持較好的發(fā)泡體積和半衰期，其中，實施例1為最佳實施例。
綜上所述，本發(fā)明提供的發(fā)泡劑泡沫性能良好，將其應(yīng)用于煤層氣藏鉆井中，能夠循環(huán)重復(fù)使用，且能夠保持較佳的發(fā)泡體積和半衰期，最大限度保護(hù)儲層，具有良好的保持井壁清潔和上部地層防漏堵漏的作用。