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一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法

阅读：717发布：2020-05-19

专利汇可以提供一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法，该润滑泥浆由以下重量百分比的原料制备而成：膨润土：4%-5%；增稠剂：0.4%-0.6%；聚丙烯酰胺PAM：1.5%-2.5%；水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.4%-0.5%；润滑剂：1%-2%；降滤失剂：0.3%-0.5%；纯碱 NaOH：0.2%-0.4%；余量为水。本发明具有低密度，较强携带岩屑能力，还具有良好的润滑性能；该泥浆体系原料环保，不影响含水层出水量。采用本发明低固相双聚高润滑泥浆，能够在地热施工中降低施工成本，提高施工效率，在施工地热井市场有较强竞争力。，下面是一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：
膨润土：4%-5%；
增稠剂：0.4%-0.6%；
聚丙烯酰胺PAM：1.5%-2.5%；
水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.4%-0.5%；
润滑剂：1%-2%；
降滤失剂：0.3%-0.5%；
纯碱NaOH：0.2%-0.4%；
余量为水。
2.根据权利要求1所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，其特征在于，所述增稠剂为高粘羧甲基纤维素钠盐HV-CMC。
3.根据权利要求1所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，其特征在于，所述润滑剂为无荧光防塌润滑剂FT-342。
4.根据权利要求1所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，其特征在于，所述降滤失剂为乙烯基单体多元共聚物PAC-141。
5.根据权利要求1所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，其特征在于，所述固相双聚高润滑泥浆的比重为1.06，粘度为20-25s，失水量为12L/15min，含沙量<1%，摩阻系数为0-3，PH为8-9。
6.权利要求1所述地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）根据地热钻井需要的泥浆量，按照权利要求1所述重量百分比准备原料；
（2）在注入定量水的配制罐中加入膨润土和纯碱充分搅拌，使水膨润土充分预水化，水化时间为24小时；
（3）向步骤（2）所得的浆料中加入处理剂，处理剂的添加顺序依次为增稠剂HV-CMC、降滤失剂PAC-141、絮凝剂PAM和NH4HPAN、润滑剂FT-342；每种处理剂分别溶解，加入一种处理剂后，需要充分搅拌至均匀溶解，然后再加入下一种处理剂；
（4）对步骤（3）所得的泥浆进行性能调整，根据PH值要求加入NaOH，调节泥浆的PH值；
（5）将步骤（4）所得的泥浆打入储备罐，即可使用。
7.根据权利要求6所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的泥浆调制过程在泥浆调制循环净化罐中进行。
8.根据权利要求6所述的地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的制备方法，其特征在于，在泥浆使用过程中，为了保持泥浆的低固相，可通过化学絮凝除去泥浆体系中有害粘土，或使用振动筛、除砂器、除泥器除去泥浆中岩屑颗粒和有害粘土；或使用泥浆离心机净化泥浆，达到低固相泥浆要求。

说明书全文

一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及润滑泥浆技术领域，具体涉及一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法。

背景技术

[0002] 地热能是一种清洁能源，具有利用率高、无污染排放等优点，对优化能源结构、实现清洁取暖、改善生态环境具有重大意义。

[0003] 在目前的地热施工过程中，为满足供暖温度的需要，有些地区的地热井施工深度需要达到2000米，在1500米以内的地热井施工时，因施工难度相对较低，所以在施工中对泥浆性能要求不严，一般用粗分散泥浆，基本就能满足施工，但是使用普通的膨润土泥浆体系，泥浆较稠，需要加水稀释，失水量较大。超过1500米的地热井施工时，深度增加，风险增大，施工难度相应加大，部分还有回灌需要，甚至还需要施工定向井，因此对泥浆要求较严格，要求泥浆既能满足地热井施工需要，又对含水层的负面影响最小，采用普通膨润土泥浆体系无法满足上述要求，且容易造成卡钻事故。为了解决生产实际问题，满足地热井深井施工的需求，避免卡钻事故发生，研究一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆是极为必要的。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆及其制备方法，这种低固相双聚高润滑泥浆的流变、润滑性能好、比重低，能够满足地热井深井施工的需求。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：设计一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：
膨润土：4%-5%；
增稠剂：0.4%-0.6%；
聚丙烯酰胺PAM：1.5%-2.5%；
水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.4%-0.5%；
润滑剂：1%-2%；
降滤失剂：0.3%-0.5%；
纯碱NaOH：0.2%-0.4%；
余量为水。

[0006] 优选的，所述增稠剂为高粘羧甲基纤维素钠盐HV-CMC。

[0007] 优选的，所述润滑剂为无荧光防塌润滑剂FT-342。

[0008] 优选的，所述降滤失剂为乙烯基单体多元共聚物PAC-141。

[0009] 优选的，所述固相双聚高润滑泥浆的比重为1.06，粘度为20-25s，失水量为12L/15min，含沙量<1%，摩阻系数为0-3，PH为8-9。

[0010] 本发明还涉及上述地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的制备方法，包括下列步骤：（1）根据地热钻井需要的泥浆量，按上述重量百分比准备原料；
（2）在注入定量水的配制罐中加入膨润土和纯碱充分搅拌，使水膨润土充分预水化，水化时间为24小时；
（3）向步骤（2）所得的浆料中加入处理剂，处理剂的添加顺序依次为增稠剂HV-CMC、降滤失剂PAC-141、絮凝剂PAM和NH4HPAN、润滑剂FT-342；每种处理剂分别溶解，加入一种处理剂后，需要充分搅拌至均匀溶解，然后再加入下一种处理剂；
（4）对步骤（3）所得的泥浆进行性能调整，根据PH值要求加入NaOH，调节泥浆的PH值；
（5）将步骤（4）所得的泥浆打入储备罐，即可使用。

[0011] 优选的，步骤（3）中的泥浆调制过程在泥浆调制循环净化罐中进行。

[0012] 优选的，在泥浆使用过程中，为了保持泥浆的低固相，可通过化学絮凝除去泥浆体系中有害粘土，或使用振动筛、除砂器、除泥器除去泥浆中岩屑颗粒和有害粘土；或使用泥浆离心机净化泥浆，达到低固相泥浆要求。

[0013] 本发明的有益效果在于：采用本发明地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆配方配制的泥浆体系，具有以下优点：
1、该泥浆体系比重低，含沙量小，有利于提高钻进速度。

[0014] 2、该泥浆体系具有良好的流变性能，具有较强的携带钻屑能力，有利于清洁孔底，减少了重复破碎。提高了生产效率，有利于稳定孔壁。

[0015] 3、该泥浆体系对含水层没有影响，不影响含水层出水量。

[0016] 4、该泥浆体系具有良好的润滑性能，适于地热井中定向井施工。

[0017] 5、该泥浆体系环保，所用处理剂都是环保的，不会伤害含水层，废浆排放也不会污染环境。

具体实施方式

[0018] 下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

[0019] 实施例1：一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：膨润土：4%；增稠剂：0.5%；聚丙烯酰胺PAM：2%；水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.5%；润滑剂：1.5%；降滤失剂：0.5%；纯碱NaOH：0.2%-0.4%；余量为水。

[0020] 其中，所述增稠剂为高粘羧甲基纤维素钠盐HV-CMC；所述润滑剂为无荧光防塌润滑剂FT-342；所述降滤失剂为乙烯基单体多元共聚物PAC-141。

[0021] 实施例2：一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，与实施例1的不同之处在于，由以下重量百分比的原料制备而成：膨润土：4.5%；增稠剂：0.4%；聚丙烯酰胺PAM：2.5%；水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.45%；润滑剂：1.8%；降滤失剂：0.45%；纯碱NaOH：0.2%-0.4%；余量为水。

[0022] 实施例3：一种地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆，与实施例1的不同之处在于，由以下重量百分比的原料制备而成：膨润土：5%；增稠剂：0.6%；聚丙烯酰胺PAM：2.5%；水解聚丙烯酰胺NH4HPAN：0.5%；润滑剂：2%；降滤失剂：0.5%；纯碱NaOH：0.2%-0.4%；余量为水。

[0023] 实施例4：实施例1-3中地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的制备方法，包括下列步骤：（1）根据地热钻井需要的泥浆量，实施例1-3中的重量百分比准备原料；
（2）在注入定量水的配制罐中加入膨润土和纯碱充分搅拌，使水膨润土充分预水化，水化时间为24小时。

[0024] （3）向步骤（2）所得的浆料中加入处理剂，处理剂的添加顺序依次为增稠剂HV-CMC、降滤失剂PAC-141、絮凝剂PAM和NH4HPAN、润滑剂FT-342；每种处理剂分别溶解，加入一种处理剂后，需要充分搅拌至均匀溶解，然后再加入下一种处理剂；步骤（3）中的泥浆调制过程在泥浆调制循环净化罐中进行。

[0025] （4）对步骤（3）所得的泥浆进行性能调整，根据PH值要求加入NaOH，调节泥浆的PH值。

[0026] （5）将步骤（4）所得的泥浆打入储备罐，即可使用。

[0027] 在泥浆使用过程中，为了保持泥浆的低固相，可通过化学絮凝除去泥浆体系中有害粘土，或使用振动筛、除砂器、除泥器除去泥浆中岩屑颗粒和有害粘土；或使用泥浆离心机净化泥浆，达到低固相泥浆要求。

[0028] 上述实施例1-3中制备所得的地热井施工用固相双聚高润滑泥浆的比重为1.06，粘度为20-25s，失水量为12L/15min，含沙量<1%，摩阻系数为0-3，PH为8-9。

[0029] 具体应用：兰考县公园首府换热站地热3#、4#回灌井钻井施工项目。该项目设计两眼的地热回灌井，设计深度都是2150米，要求孔斜30度，水平位移≥646米。在施工过程中，前期采用普通膨润土泥浆体系，在施工1500米以前，施工正常，泥浆较稠，都是加水稀释，失水量较大，在施工至1700米左右，钻具发生卡钻事故，处理事故四天。

[0030] 研发出本发明地热井施工用低固相双聚高润滑泥浆的配方后，在该项目使用，能满足该项目地热井深井施工需要，无卡钻事故发生。因该泥浆体系具有低密度，较强携带岩屑能力，还具有良好的润滑性能；该泥浆体系原料环保，对含水层没有影响，不影响含水层出水量，该项目地热井出水量都超出甲方对水量的要求。采用本发明低固相双聚高润滑泥浆，能够在地热施工中降低施工成本，提高施工效率，在施工地热井市场有较强竞争力，在兰考公园首府地热井施工中，取得了良好的经济效益。

[0031] 在该项目区施工有两家单位，另一家施工单位地热井施工采用是腐殖酸钾低固相泥浆体系，也能满足该地区地层施工，该泥浆体系具有较好护壁效果，对钻井施工有利，形成了致密的泥皮，成井过程中泥皮不易破坏，但是容易堵塞含水层，影响含水层的出水量，3
施工地热井的出水量在80m/h左右。另外该泥浆体系在排放对环境有一定污染，润滑性能没有本发明的泥浆体系好，需要加以辅助钻井工程技术措施才能顺利完成地热施工。

[0032] 上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

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