1、鉆井液處理劑,黃河鉆井五公司王樹永,一、稀釋劑,稀釋劑是指能解除鉆井液稠化的化學(xué)劑。鉆井液稠化的主要原因是鉆井液中固相顆粒過多及粘土顆粒形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。在含有聚合物的鉆井液中，聚合物長鏈分子和粘土顆粒作用，或聚合物分子間相互作用形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也會(huì)引起鉆井液粘切增大。無機(jī)電機(jī)質(zhì)的污染，使粘土顆粒水化層變薄也易形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鉆井液增稠。,稀釋劑的作用機(jī)理,稀釋劑的稀釋作用首先是通過試劑吸附在粘土顆粒的邊-端面上，拆散或削弱了粘土顆粒形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)達(dá)到稀釋作用。同時(shí)，由于稀釋劑具有較強(qiáng)的吸附能力及與聚合物分子形成化和物等作用，可使吸附在粘土顆粒上的長鏈聚合物分子解吸，從而起到稀釋的作用。,單寧堿液

2、,單寧存在于植物的根、莖、葉、皮、果殼和果實(shí)中，是多元酚的衍生物，屬弱有機(jī)酸。單寧水解生成的雙五倍子酸、五倍子酸在NaOH溶液中生成雙五倍子酸鈉、五倍子酸鈉，統(tǒng)稱為單寧酸鈉或單寧堿液，在鉆井液中起降粘作用。,單寧堿液的降粘機(jī)理,單寧類降粘劑主要是通過拆散結(jié)構(gòu)而起到降粘的作用，它主要降低動(dòng)切力，對塑性粘度影響較小，其它分散型降粘劑的作用機(jī)理均與之相似。由于降粘劑主要在粘土的端面上起作用，因此與降濾失劑相比，一般用量較少。,單寧類降粘劑的特點(diǎn)單寧堿液在高濃度的無機(jī)鹽溶液中會(huì)發(fā)生鹽析或生成沉淀，失去降粘效果,其抗鹽、抗鈣能力差。單寧酸鈉含有脂鍵，高溫下易斷裂,其抗溫能力在100120C。為提高單寧酸

3、鈉的使用效果，常通過磺甲基化制得磺甲基單寧（SMT），其抗溫能力在180200C，加量0.51%,抗鈣達(dá)1000ppm,抗鹽效果差,小于1%。,鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（FCLS）,簡稱鐵鉻鹽，是由含有大量木質(zhì)素磺酸鹽的紙漿廢液制成。由于鐵鉻鹽分子中含有磺酸基，F(xiàn)e3+和Cr3+與木質(zhì)素磺酸鹽形成了穩(wěn)定的螯合物。所以FCLS是一種抗鹽、抗鈣能力強(qiáng)的鉆井液稀釋劑，其熱穩(wěn)定性高，可抗150C以上的高溫。由于鐵鉻鹽具有弱酸性，因此必須配合燒堿使用才能發(fā)揮良好的稀釋作用。,FCLS的使用及存在的問題在鉆井液中FCLS的加量為0.3-1%，加量較大時(shí)其降濾失的作用較顯著。鐵鉻鹽鉆井液泥餅?zāi)ゲ料禂?shù)較高，在用水中鈣

4、，鎂含量較高時(shí)易產(chǎn)生泡沫，可用少量硬脂酸鋁、甘油聚醚等消泡劑以消泡，也可用原油消泡。鐵鉻鹽稀釋效果好，抗鹽、抗高溫能力強(qiáng)。但使用時(shí)需要PH值較高（10），不利于井壁穩(wěn)定，另外鐵鉻鹽含重金屬鉻，在制造和使用過程中易污染環(huán)境，對人身體有害因此被逐步淘汰。,水解聚丙烯腈銨鹽（NH4-NPAN）,簡稱銨鹽，是由人造羊毛的下腳料（腈綸廢絲）經(jīng)高溫高壓水解反應(yīng)的產(chǎn)物。普通銨鹽的分子量5-11萬，水解度60%左右，降粘降失水效果隨分子量的不同而改變。分子量低降粘效果好降失水作用減弱，分子量高降粘效果減弱降失水效果增強(qiáng)。在銨鹽分子中腈基（-CN）和胺基（-CONH2）作為吸附基，通過吸附在粘土邊-端面上拆散粘

5、土的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。以羧銨基（-COONH4）作為水化基形成保護(hù)粘土顆粒的水化膜。,銨鹽的特點(diǎn)及使用由于有銨離子的存在，銨鹽除具有降粘、降濾失的作用外，還有抑制粘土水化膨脹的作用。銨鹽在鉆井液中的加量一般為0.3%-0.7%，加量增加降失水效果增強(qiáng),但粘度會(huì)略有升高。復(fù)配銨鹽是以普通水解聚丙烯腈為起始原料，與多元化的乙烯基共聚物復(fù)配而成。具有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣能力，可適用于海水、淡水及礦化度小于4%的鹽水鉆井液。復(fù)配銨鹽在抑制粘土水化分散，改善鉆井液流變性和抗高溫等方面也優(yōu)于普通銨鹽，加量在0.5%-1%左右。,銨鹽使用中應(yīng)注意的問題東營地區(qū)鉆井施工時(shí)銨鹽的使用一般是在鉆至沙河街組地層后。因?yàn)闁|營組以

6、上地層為疏松砂巖及蒙脫石含量高的泥巖，泥巖易縮徑，砂巖易形成厚泥餅導(dǎo)致假縮徑,若井徑較小易導(dǎo)致后期施工時(shí)上部井眼不暢通,起下鉆困難,因此上部地層鉆進(jìn)須適當(dāng)打大井眼。銨鹽作為一種稀釋劑，同時(shí)具有較強(qiáng)的抑制粘土膨脹能力和降濾失作用，加入鉆井液后能有效地保護(hù)井壁、防止井徑擴(kuò)大，給后期施工帶來困難，因此不適用于上部地層鉆進(jìn)使用。與大部分具有較強(qiáng)分散作用的稀釋劑不同,銨鹽具有較強(qiáng)的抑制粘土水化膨脹的作用,在聚合物鉆井液中,與高分子聚合物配合有利于抑制頁巖水化分散,對提高機(jī)械鉆速，保持鉆井液性能穩(wěn)定起到了良好作用,因此非常適合中上部地層使用。但第一次處理時(shí)注意不要單獨(dú)加入過多,防止鉆井液動(dòng)切力降的過低,影

7、響攜砂。,高效硅氟降粘劑SF-1,硅氟降粘劑是一種高活性的表面活性劑，必須通過用載體來實(shí)現(xiàn)其性能，SF-1是做好的硅氟和碳黑混合而成的產(chǎn)品。,SF-1的降粘機(jī)理及特點(diǎn)SF-1的降粘機(jī)理是利用其分子鏈上聚硅氧烷和碳氟基團(tuán)帶來的低的界面張力和高的表面活性，吸附于粘土表面通過改變粘土的表面能，拆散粘土的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)達(dá)到降粘的目的。并給予膠體表面潤滑性并具有一定的消泡作用。有機(jī)硅、有機(jī)氟具有高的化學(xué)耐熱性和穩(wěn)定性，使SF-1具有在高溫（2000C以上）及高礦化度條件下，仍具有理想的降粘性能。,SF-1的使用SF-1在鉆井液中的加量0.3-0.7%，具有加量少，降粘效果好，抗高溫及抗無機(jī)鹽能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在高

8、密度（1.50g/m3）或高搬土含量等高固相的情況下，SF-1也表現(xiàn)出優(yōu)良的降粘效果,并且穩(wěn)定周期長。對于鉆井液中PAM等處理劑含量高，降粘困難的情況，SF-1的降粘效果也優(yōu)于一般的降粘劑。,XY-27,XY-27屬于乙烯基單體的多元共聚物,分子量約為2000,其分子鏈上同時(shí)含有陽離子基團(tuán)、陰離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)。,XY-27的降粘機(jī)理XY-27由于含有陽離子基團(tuán)，能與粘土發(fā)生離子型吸附，同時(shí)其分子量較低，能比高分子聚合物更快、更牢固地吸附在粘土顆粒上，拆散粘土或粘土與高分子聚合物形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。XY-27能抑制粘土水化膨脹，減少了因泥頁巖造漿引起的粘度、切力上升。,XY-27的使用,XY-2

9、7加量較少，通常加量0.1%-0.3%,在降粘的同時(shí)，也有較好的降濾失、抑制泥頁巖水化膨脹的效果，常與兩性離子包被劑FA-367、兩性離子降濾失劑JT-888等配合使用，構(gòu)成目前廣泛使用兩性聚合物鉆井液。,鉆井液降濾失劑,鉆井液濾失量的重要性,鉆井液濾失量大易引起頁巖的膨脹和垮塌，造成井壁不穩(wěn)定。鉆井液和濾液侵入地層，引起粘土膨脹，堵塞地層油氣流通道，損害產(chǎn)層。在濾失量增大的同時(shí)濾餅也增厚，而厚濾餅使井徑縮小，造成鉆具扭矩大，起鉆抽汲，下鉆遇阻，固井質(zhì)量差等問題。因此，適當(dāng)?shù)偷臑V失量是鉆井液的重要性能之一。,影響鉆井液濾失量的因素,1、鉆井液中粘土含量、粘土顆粒粒度分布對鉆井液失水，特別是高溫

10、高壓失水影響較大。粘土含量高、粘土顆粒粒度分布合理時(shí)，濾失量易控制。2、鉆井液用水的礦化度，以及水的類型對鉆井液失水的影響。3、鉆井液中固相的含量、固相組成對鉆井液失水也有較大影響。4、使用的鉆井液處理劑對鉆井液失水的影響。,降濾失劑的作用原理,第一、護(hù)膠作用。為了形成滲透率低的泥餅，要求鉆井液中粘土顆粒粒徑有合適的大小分布，同時(shí)要求有較多的細(xì)顆粒。降濾失劑的護(hù)膠作用在于（1）吸附在粘土表面形成吸附層，以阻止粘土顆粒絮凝變大；（2）能把在鉆井液循環(huán)攪拌下所拆散的細(xì)顆粒通過吸附穩(wěn)定下來，不再粘結(jié)成大顆粒。這樣增加了細(xì)顆粒的比例，有利于形成致密泥餅。,第二、提高濾液粘度可以降低濾失量。濾失量與鉆井

11、液濾液粘度的0.5次方成反比。有機(jī)降濾失劑加入鉆井液后提高了濾液粘度,使濾失量降低。第三、增加鉆井液中粘土顆粒的水化程度,可以降低濾失量。降濾失劑吸附在鉆井液中的粘土顆粒上,使其水化程度增加顆粒的水化膜增厚,形成的濾餅在高壓下易變形,濾餅的滲透率降低。,第四、降濾失劑分子本身的堵孔作用。有機(jī)高分子降濾失劑的分子尺寸在膠體顆粒范圍內(nèi)，加入這些外理劑后，它們一方面是分子的長鏈楔入濾餅的間隙中，另一方面長鏈分子卷曲成球狀，堵塞濾餅微孔隙，使濾餅薄而致密，從而降低濾失量。,羧甲基纖維素鈉鹽（Na-CMC）,CMC是由棉花纖維用20%NaOH處理后，加入氯乙酸鈉進(jìn)行醚化反應(yīng)而成。由于其聚合度的不同又分高

12、粘、中粘、低粘三種。一般CMC聚合度在200-600左右，取代度0.60-0.90。CMC分子鏈中羥基、醚基是吸附基團(tuán)，羧鈉基為水化基團(tuán)。CMC抗溫一般130，經(jīng)過改性可提高抗溫能力2030,低粘CMC具有良好的抗鹽、抗鈣的能力,并且對鉆井液流變性影響小，常用于處理鹽水侵或鹽水鉆井液。,CMC的降失水機(jī)理,第一：是由于其可以增加鉆井液中細(xì)的粘土顆粒的數(shù)量,增加水化膜的厚度,提高粘土顆粒的電動(dòng)電位起到護(hù)膠作用。第二：CMC可有效提高鉆井液的濾液粘度以及本身的堵孔作用。,CMC性能及使用特點(diǎn),由于CMC良好的降濾失效果，及增加鉆井液及濾液粘度的作用,在上部井眼使用會(huì)導(dǎo)致井徑較小，在下部井眼使用常引

13、起鉆屑粘附上部井眼井壁，導(dǎo)致起下鉆不暢通。因此,一般井使用CMC應(yīng)在進(jìn)入沙河街組地層以后,并且每次加量不宜過大。上部地層由于特殊情況被迫使用CMC時(shí),應(yīng)在井下恢復(fù)正常后用低粘、切，高失水的鉆井液充分沖洗井眼,使井徑適當(dāng)擴(kuò)大，井壁干凈。醚化度0.80-0.85的LV-CMC適用于高礦化度水泥漿體系,具有抗鹽抗鈣效果好,流變性易控制等優(yōu)點(diǎn)。,磺甲基酚醛樹脂（SMP）,SMP是在酸性條件下使甲醛苯酚生產(chǎn)成線性酚醛樹脂,再在堿性條件下加入磺甲基化試劑進(jìn)行分步磺化制得。,SMP的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn),SMP分子結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)（1）分子鏈由亞甲基橋和苯環(huán)構(gòu)成引入磺酸基故熱穩(wěn)定性高，可抗180-200高溫。（2）

14、由于引入磺酸基，其抗無機(jī)電解質(zhì)的能力強(qiáng)。其中SMP-1可適用于礦化度小于10萬PPM的鉆井液體系，SMP-2是二次磺化制得，分子量較低，磺化基團(tuán)較多，抗鹽能力更強(qiáng)?？蛇m用于鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液體系，抗鈣達(dá)2000PPm。SMP能有效降低鉆井液的高溫高壓失水，明顯改善泥餅質(zhì)量，增強(qiáng)鉆井液的熱穩(wěn)定性。同時(shí)，它還有較好的潤滑和防塌作用。,SMP的使用方法,SMP單獨(dú)做為降濾失劑的加量是3%-5%，其中SMP-2用于鹽水鉆井液時(shí)其加量是5%-8%，SMP-1有增粘作用，SMP-2不增粘，SMP與褐煤類降失水劑如SMC或褐煤堿液共同使用可大大增強(qiáng)其降失水效果，這一方面是由于復(fù)配后SMP在粘土表面的

15、吸附量可增加5-6倍，第二是褐煤類處理劑與SMP發(fā)生交聯(lián)，增強(qiáng)降失水效果。因此建議在垂深超過2500米的井才開始使用SMP，并配合褐煤類降失水劑以免造成浪費(fèi)。,高溫高壓降失水劑SCUR（褐煤類）,褐煤類降失水材料主要利用褐煤中的腐植酸,腐植酸不同與其他天然高分子,不具有完整的結(jié)構(gòu)和化學(xué)構(gòu)型.而是由相似族類的、分子量大小不同的、結(jié)構(gòu)組成不一致的高分子羥基芳香羧酸所組成的混合物，難溶于水，溶于燒堿溶液生成腐植酸鈉作為降濾失劑的有效成分。腐植酸分子基本骨架為碳鏈和碳環(huán)結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性好，抗溫能力強(qiáng)。但遇鈣、鎂侵時(shí)生成腐植酸鈣沉淀失效。SCUR是由風(fēng)化褐煤與碳酰胺衍生物接枝、縮聚、磺化而成。該類處理劑具

16、有較好的降濾失作用和一定的降粘效果。其作用機(jī)理是SCUR吸附于粘土顆粒表面形成吸附水化層，同時(shí)提高粘土的電動(dòng)電位，增加鉆井液中粘土細(xì)顆粒數(shù)量，改善泥餅質(zhì)量。其次SCUR增大粘土顆粒聚結(jié)的機(jī)械阻力和靜電壓力，防止粘土聚結(jié)達(dá)到降失水降粘的目的。,腐殖酸結(jié)構(gòu),SCUR的性能特點(diǎn)及使用方法,SCUR在泥漿中的加量為1%-3%，抗溫達(dá)180C以上，但其抗無機(jī)鹽的性能較差，可適用淡水鉆井液或礦化度小于4%的鹽水鉆井液。同時(shí)，它對泥餅的潤滑性能略有影響，稍增加泥餅的磨擦系數(shù)。其它褐煤（腐植酸）類產(chǎn)品性能使用與其相似，褐煤（腐植酸）經(jīng)過磺化等處理改性抗溫可達(dá)230C，抗無機(jī)鹽的能力也大大提高。,抗鹽抗高溫降濾

17、失劑LY-1,LY-1為低分子量的烯類單體的三元共聚物，由腈綸粉、燒堿、植物油等高溫反應(yīng)而成。由于在碳鏈上引進(jìn)了酰胺基、腈基、羥基、羧鈉基和磺酸鈉基等吸附基團(tuán)和水化基團(tuán)，在結(jié)構(gòu)上保證了較好的抗溫和抗無機(jī)鹽的能力。,LY-1的降濾失機(jī)理、特點(diǎn)和加量,LY-1的降濾失作用首先是通過各基團(tuán)之間的協(xié)同作用，給粘土顆粒帶來了厚的水化膜，提高了粘土顆粒的電動(dòng)電位，保證了形成致密的壓縮性好的泥餅。其次是提高了鉆井液濾液粘度，達(dá)到了降失水的目的。LY-1在淡水鉆井液中加量0.5-1%，鹽水鉆井液中加量1-2%，飽和鹽水鉆井液中的加量2-3%。LY-1具有加量較小、抗鹽效果好、抗高溫能力強(qiáng)、降濾失效果明顯等特點(diǎn)

18、。,LY-1存在的不足,由于LY-1良好的降濾失效果并能較大地提高鉆井液及濾液的粘度，長裸眼井施工中易導(dǎo)致鉆屑糊井壁，因此首次使用應(yīng)在進(jìn)入沙河街組地層以后（完鉆層位在沙河街及以下層位），如無特殊情況每次處理量不易超過鉆井液總量的0.2%。此外LY-1存在著抗C2+、Mg2+等高價(jià)無機(jī)鹽能力差,處理鹽水侵等情況時(shí)流變性能難控制等問題,同時(shí),現(xiàn)在LY-1原材料的緊缺,影響了該類處理劑的質(zhì)量和使用。,聚合物降濾失劑FI-J16,聚合物降濾失劑是以銨鹽、香粉為主要原料的一種降濾失劑。其主體聚合物呈非離子性質(zhì)，因此可以用于多種鉆井液體系，對鉆井液的電性質(zhì)影響較小。,淡水鉆井液中的加量0.3%-0.5%,

19、在4%鹽水鉆井液中的加量1.0%-2.0%。具有加量少、降濾失效果好、降粘效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。但該降濾失劑存在著抗鹽效果較差、不抗高溫的缺點(diǎn)，不適合深井使用。,聚合物降濾失劑的特點(diǎn)及使用方法,改性淀粉降濾失劑,改性淀粉的結(jié)構(gòu)與纖維素相似，是由植物淀粉經(jīng)改性而成，主要是在淀粉的主鏈上引入羧甲基、羥基、羥丙基及陽離子等基團(tuán)，改進(jìn)了淀粉的性能。淀粉做為降濾失劑其降失水機(jī)理與CMC類似。,改性淀粉降濾失劑的特點(diǎn)與加量,由于原材料價(jià)格低廉，因此改性淀粉價(jià)格較低，但在降濾失方面卻有許多優(yōu)點(diǎn)：它加量少，抗無機(jī)鹽效果好，降失水作用明顯。在淡水鉆井液中加量0.3-0.5%,在4%鹽水鉆井液中加量0.6-0.8%,飽

20、和鹽水鉆井液中加量1-1.5%,并且其抗Ca2+、Mg2+等高價(jià)無機(jī)鹽效果好。淀粉可根據(jù)需要改性成增粘型或微增粘型，滿足流變性調(diào)整的需要，同時(shí)該類處理劑屬非離子型,可適用于各種鉆井液體系。,改性淀粉降濾失劑的不足,改性淀粉存在的主要問題是抗溫效果較差（抗溫能力小于140C）、易被生物發(fā)酵變質(zhì)（60C-80C）、易發(fā)泡、分子鏈不穩(wěn)定易失效等。,PAC系列處理劑,PAC系列產(chǎn)品是指各種復(fù)合離子型的聚丙烯酸鹽（PAC）的聚合物，在高分子鏈節(jié)上引入不同含量的羧基、羧鈉基、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羥基。由于各官能團(tuán)的協(xié)同作用，該系列聚合物在各種復(fù)雜地層和不同礦化度、溫度條件下都能發(fā)揮作用。,PAC

21、-141,PAC-141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸鈉、丙烯酸鈣的四元共聚物。它在降濾失的同時(shí)，還兼有增粘作用,并且還能調(diào)節(jié)鉆井液流型,改進(jìn)鉆井液的剪切稀釋性能。該處理劑抗溫180C,抗鹽至飽和。,PAC-142,PAC-142是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯磺酸鈉的共聚物。它在降濾失的同時(shí)，其增粘幅度比PAC141小，主要是在淡水、海水、飽和鹽水鉆井液中做降濾失劑。該處理劑在淡水鉆井液中加量0.2-0.4%,飽和鹽水鉆井液加量1-1.5%。,PAC-143,PAC-143是多種乙烯基單體及其鹽類共聚而成的水溶性高聚物,分子量150萬-200萬，分子鏈中含羧基、羧鈉基、羧鈣基、酰胺基、腈基、磺酸

22、基等多種官能團(tuán)。它做為各種水基鉆井液的降濾失劑，同時(shí)能有效抑制泥頁巖水化分散。該處理劑在淡水鉆井液中加量0.2-0.5%,海水和飽和鹽水鉆井液加量0.5-1.5%。,丙烯酸鹽SK系列處理劑,SK系列產(chǎn)品是丙烯酸鹽的多元共聚物,主要用做聚合物鉆井液的降濾失劑。SK-1可用于無固相或低固相鉆井液，在鹽水鉆井液中，主要起降濾失和增粘的作用。SK-2具有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣能力，是一種不增粘的降濾失劑。SK-3主要用于在聚合物鉆井液受無機(jī)鹽污染后，作為降粘劑，同時(shí)可改善鉆井液的熱穩(wěn)定性，降低高溫高壓濾失量。,海水鉆井液降濾失SR-1,SR-1是由丙烯酸單體聚合后與煤焦油樹脂反應(yīng)而成的烯類單體聚合物。適用于

23、淡水、海水、飽和鹽水等多種鉆井液體系。,SR-1的使用方法和特點(diǎn),SR-1具有加量少（在海水中加量為0.5-1%）,降濾失效果好,抗無機(jī)鹽能力強(qiáng)的特點(diǎn),并在鹽水或海水鉆井液中具有一定的降粘、降切作用,抗溫可達(dá)160C。合成的丙烯酸類產(chǎn)品均具有良好的抗鹽效果,加量少,且可以根據(jù)鉆井液流變性的要求調(diào)整處理劑這方面的性能。,褐煤樹脂SPNH,SPNH是由磺化腐植酸鉻、磺化酚醛樹脂和腈鈉鹽在一定溫度壓力等條件下復(fù)配而成。SPNH能抗礦化度15%的鹽，抗高溫效果好，有一定的降粘作用，降濾失效果明顯。SPNH在淡水中的加量1-2%，在鹽水中加量3-5%。褐煤樹脂既具有酚醛樹脂的抗鹽抗高溫（220C）效果，

24、又具有磺化褐煤的降粘作用，并且加量較SMP略有降低，是低礦化度（70%,油溶物大于25%,粉狀磺化瀝青軟化點(diǎn)一般在140C-160C;膏狀磺化瀝青軟化點(diǎn)一般在70C-90C,固含量70%左右。其防塌機(jī)理既有化學(xué)作用又有物理作用，處理劑溶于水的陰離子基團(tuán)，主要起降濾失作用，并吸附在泥頁巖裂縫邊緣處阻止泥頁巖進(jìn)一步水化。同時(shí)在壓差作用下，油溶物顆粒粉起到封堵微裂縫的作用。,磺化瀝青的用量與特點(diǎn),SAS的加量一般在1-2%，其不但防止泥頁巖垮塌效果良好，而且能顯著改善泥餅質(zhì)量，降低鉆井液的高溫高壓失水，提高泥餅的潤滑系數(shù)。但該產(chǎn)品如果磺化不好時(shí)易產(chǎn)生增粘、起泡等副作用,且油溶物含量較低,封堵防塌作用

25、較差。,陽離子乳化瀝青,陽離子乳化瀝青是低軟化點(diǎn)的瀝青加熱成液體后與含陽離子的表面活性劑混合乳化而成,一般其軟化點(diǎn)小于80,固含量大于60%.,陽離子乳化瀝青的使用,1、由于含有陽離子基團(tuán)，該處理劑有較強(qiáng)的抑制粘土水化分散的作用，能夠提高鉆井液的抑制性。2、低溫下瀝青顆?？善鸬椒舛伦饔茫瑫r(shí)不論在低溫軟顆粒還是高溫液體狀態(tài)下，瀝青與表面活性劑結(jié)合吸附于井壁或鉆屑上，起到穩(wěn)定井壁和鉆井液性能的作用。3、陽離子乳化瀝青在鉆井液中的加量為1-3%，加入時(shí)嚴(yán)格控制加入速度，防止因其抑制能力過強(qiáng)，導(dǎo)致鉆井液增稠。4、該處理劑在低溫或長時(shí)間放置的情況下會(huì)出現(xiàn)破乳，導(dǎo)致瀝青顆粒沉淀。,低熒光瀝青,1、普通瀝

26、青使用熒光掩蔽劑，降低瀝青的熒光顯示。但熒光掩蔽劑價(jià)格非常高，且該類瀝青在鉆井液中一段時(shí)間后，熒光掩蔽劑失效，瀝青重新出現(xiàn)熒光影響地質(zhì)錄井。2、使用石蠟或油溶樹脂做的類似瀝青的防塌劑，封堵防塌效果一般。3、低熒光磺化瀝青：瀝青在溶劑油中溶解后在高溫高壓反應(yīng)塔中加氫反應(yīng)，使瀝青中的稠環(huán)芳烴（產(chǎn)生熒光的物質(zhì)）斷鍵，然后將產(chǎn)物加到反應(yīng)釜中加SO磺化，使部分油溶物變?yōu)樗芪?，進(jìn)一步消除熒光。,低熒光磺化瀝青的使用,低熒光磺化瀝青中通常復(fù)配部分腐植酸類產(chǎn)品。該產(chǎn)品熒光級(jí)別一般小于5級(jí)，可用于探井施工。由于生產(chǎn)工藝的原因其瀝青質(zhì)的含量特別是油溶物的含量較低，封堵防塌的效果較一般的瀝青差，但其降低濾失量，改

27、善泥餅質(zhì)量方面效果不錯(cuò)。,聚醚多元醇防塌劑（SYP-1）,聚醚多元醇防塌劑主要指聚甘油、聚乙二醇、聚丙二醇以及EO/PO共聚物等組成是非離子型的表面活性劑，它具有良好的抑制泥頁巖膨脹和穩(wěn)定泥頁巖井壁的能力并且潤滑效果良好。,聚合醇防塌劑的防塌機(jī)理強(qiáng)抑制性。聚合醇能夠與水分子爭搶粘土礦物上的吸附位置，從而阻止水分子吸附到粘土上,阻止粘土水化膨脹和分散。濁點(diǎn)效應(yīng)。同其他非離子表面活性劑一樣，聚合醇具有濁點(diǎn)效應(yīng)，在低溫下可溶于水，當(dāng)溫度超出一定范圍后，聚合醇分子便束集成塑性團(tuán)粒，在井眼壓力的作用下被擠入井壁縫隙并逐漸把縫隙堵住，有時(shí)聚合醇在井眼內(nèi)為溶解狀態(tài)，但隨濾液進(jìn)入井壁縫隙后由于溫度高于濁點(diǎn)而析

28、出并堵塞裂縫。與鉀離子形成復(fù)合物。鉀離子與聚合醇具有很好的協(xié)同作用，二者配合使用，抑制性更好。,聚合醇的使用及特點(diǎn),SYP-1的加量是1-3%，它對鉆井液流變性影響不大。SYP-1還具有一定的降濾失作用，同時(shí)潤滑效果良好。,有機(jī)硅井壁穩(wěn)定劑,有機(jī)硅的主要化學(xué)成分為CH3-Si(OH)2-CH(甲基硅醇)的不同聚合物。有機(jī)硅分子中的Si-OH鍵容易與粘土上的Si-OH縮聚成Si-O-Si鍵，形成牢固的化學(xué)吸附，可在粘土表面形成一層甲基朝外的CH3-Si三吸附層，使粘土親水表面反轉(zhuǎn)為親油性，阻止或減緩了粘土表面和層間的水化作用；同樣也減弱了鉆井液中粘土顆粒間的相互作用力，削弱了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，因此具有較

29、好的抑制泥頁巖水化分散、降低鉆井液粘、切和潤滑能力。,有機(jī)硅井壁穩(wěn)定劑的使用,有機(jī)硅井壁穩(wěn)定劑能有效抑制泥頁巖水化分散，降低鉆井液粘、切和提高鉆井液潤滑的能力，其在鉆井液中的加量2-3%，可適用于各中鉆井液體系，有機(jī)硅本身的裂解溫度高于300C，有機(jī)硅井壁穩(wěn)定劑的抗溫能力大于200C。,硅甲基抗鈣防塌劑SAK-1,SAK-1屬硅酸鹽類防塌劑，能有效增強(qiáng)鉆井液的封堵作用和抑制能力，提高鉆井液的防塌性能。其防塌成份為硅酸鹽，含有硅酸鹽的濾液進(jìn)入地層后，因化學(xué)環(huán)境的改變（主要是PH值降低及遇鈣、鎂離子生成沉淀），能夠迅速凝固,起到對近井壁的固化作用。并且硅酸鹽通過Si-OH與粘土表面的Si-OH縮和

30、成Si-O-Si，吸附在粘土顆粒表面，堵塞粘土層片之間的縫隙；硅酸鹽能夠有效抑制粘土水化分散。SAK-1處理劑能有效提高井壁的半滲透膜效率、降低鉆井液濾液的活度從而降低鉆井液的滲透壓力。,SAK-1的使用及特點(diǎn),SAK-1在鉆井液中的加量為2-3%，它要求鉆井液體系有一定的抗鹽能力，PH值要求大于11。SAK-1由于含有硅酸鹽，因此它能增粘、切，靜切力較高，并且不能與含有銨離子的處理劑一起使用。,增粘劑,聚合物增粘劑的作用機(jī)理,一、聚合物分子相互糾纏形成結(jié)構(gòu)，將自由水包在其中。二、高分子與粘土通過氫鍵結(jié)合成大分子，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。三、聚合物鏈中親水基團(tuán)在水中溶劑化使鉆井液中自由水減小。,XC生物

31、聚合物,XC生物聚合物又稱黃原膠,是由黃原菌作用于碳水化合物而生成的高分子鏈狀多糖聚合物，分子量高達(dá)500萬，易溶于水，是一種適合于淡水、海水、飽和鹽水鉆井液的高效增粘劑。,XC生物聚合物的特點(diǎn)及應(yīng)用,1、XC加量很少（0.2-0.3%),即可產(chǎn)生較高的粘度,并兼有降濾失作用。2、XC鉆井液具有優(yōu)良的剪切稀釋特性，能有效改進(jìn)流型（增大動(dòng)塑比，降低n值）。,XC生物聚合物的不足,1、XC生物聚合物抗溫能力差，抗溫在120C-140C。2、XC生物聚合物易與空氣或鉆井液中的細(xì)菌發(fā)生酶變，降解失效，有時(shí)需要與三氯乙酚等殺菌劑配合使用。,羥乙基纖維素,羥乙基纖維素（代號(hào)HEC）是一種水溶性的纖維素的衍

32、生物，是由纖維素和環(huán)氧乙烷經(jīng)羥乙基化制成，主要在聚合物鉆井液中起增粘作用。其主要特點(diǎn)是增粘的同時(shí)不增加切力，因此在鉆井液切力過高開泵困難時(shí)常被選用，抗溫在107C-121C。,海水流型調(diào)節(jié)劑SD-2,海水流型調(diào)節(jié)劑SD-2是由瓜膠粉、有機(jī)正電劑及乙烯基單體為原料制成的，適用于各種水基鉆井液體系，能夠有效提高鉆井液粘、切，改善鉆井液流型。,SD-2的特點(diǎn)及使用,海水流型調(diào)節(jié)劑SD-2具有良好的抗鹽性，抗溫150C，在淡水鉆井液中加量0.2-0.3%,海水及高礦化度水鉆井液中加量0.5%。SD-2在增加粘度的同時(shí)，能夠明顯提高動(dòng)切力，特別是其在高鈣鎂或高礦化度水鉆井液中，提高粘度和動(dòng)切力的能力優(yōu)于

33、其它增粘劑，同時(shí)能夠降低鉆井液失水。也可用于低固相或無固相鉆井液增粘。,聚陰離子纖維素HV-PAC,聚陰離子纖維素HV-PAC由棉花纖維經(jīng)堿化、醚化反應(yīng)制成，是一種水溶性纖維素衍生物，屬陰離子型長鏈聚合物，其組成結(jié)構(gòu)與CMC相似。與HV-CMC相比，其取代基的位置及分布比較均勻，性能上優(yōu)于HV-CMC。,聚陰離子纖維素的特點(diǎn)及不足,1、HV-PAC加量很少（淡水0.2-0.3%，鹽水0.4-0.6%),即可產(chǎn)生較高的粘度,并兼有降濾失作用。2、HV-PAC抗溫在120-140C左右。3、HV-PAC在高鈣鎂或高礦化度水鉆井液中，提高粘度特別是動(dòng)切力的能力較差,增粘劑使用中存在的問題,前面介紹的

34、幾種增粘劑主要是抗溫能力差，不適合深井高溫條件下使用。國內(nèi)現(xiàn)在使用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯磺酸鹽等合成一些抗高溫的增粘劑，但價(jià)格較高。在一些要求使用無固相的深井中，有時(shí)也使用海泡石增粘。注：海泡石，纖維狀、板狀富含鎂的粘土礦物，具有熱穩(wěn)定性好（315C）、靜切力高、懸浮穩(wěn)定性好、懸浮能力不受電解質(zhì)影響，且可酸溶的特點(diǎn)。,高分子絮凝劑,聚丙烯酰胺（PAM）,PAM是由丙烯酰胺單體在引發(fā)劑的作用下聚合而成的鏈狀（線型）高聚物。其分子量在300萬500萬,主要作用是絮凝鉆井液中的鉆屑、劣質(zhì)土和部分粘土，抑制泥頁巖水化分散。,聚丙烯酰胺使用及特點(diǎn),PAM對鉆井液流變性的影響主要

35、取決于鉆井液中膨潤土的含量、PAM及其它處理劑的加量等方面。絮凝劑對粘土顆粒的絮凝分三個(gè)步驟：第一是通過分子鏈上羥基（-OH）或酰胺基(-CONH)吸附在粘土顆粒上；第二是一條分子鏈吸附多個(gè)粘土顆粒形成架橋；第三是分子鏈發(fā)生旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)將小顆粒聚集到一塊，形成絮凝團(tuán)塊下沉。PAM的水解度有30%左右，水解度太低不利于分子鏈伸展不利于架橋。水解度過高吸附基團(tuán)少不利于吸附。鉆井液用PAM的分子量在300萬-500萬，分子量過低無法架橋，分子量過高溶解困難，分子鏈易卷曲，絮凝效果差。PAM在鉆井液中的加量：淡水鉆井液0.2-0.3%,鹽水鉆井液0.4-0.6%。,兩性離子包被劑FA-367,兩性離子包

36、被劑FA-367是在聚合物高分子的鏈節(jié)中引入了多種陽離子官能團(tuán)，分子中含有陽離子、陰離子、非離子等多種官能團(tuán)，使其既具有極強(qiáng)的抑制性，又有良好的改善鉆井液的流變性、降低濾失量的特點(diǎn)。FA-367在淡水鉆井液中加量0.1-0.3%，在鹽水鉆井液中加量0.5-1%。,兩性離子包被劑FA-367的特點(diǎn),1、FA-367高分子的鏈節(jié)中引入了陽離子基團(tuán)，使其與粘土的吸附，由單一的氫鍵吸附變?yōu)闅滏I吸附和靜電吸附，增加了對粘土的吸附強(qiáng)度，對鉆屑的包被作用和抑制分散作用大大增強(qiáng)。2、由于FA-367的陰離子采用羧基和磺酸基，并且還引入了增強(qiáng)高分子鏈剛性的官能團(tuán)，其抗溫、抗鹽能力都比較強(qiáng)。3、FA-367分子側(cè)

37、鏈上引入了一定的憎水基團(tuán)，提高了其降濾失的效果，增強(qiáng)了剪切稀釋的能力和抗剪切降解的能力。4、由于聚合物分子中陰離子基團(tuán)是用鉀、銨等陽離子中和的，它們在鉆井液中解離出K+、NH4+，不含CL、Na+及OH等離子，有利于防塌。,其它的高分子絮凝劑還有K-PAM、80A-51、乳液高分子等。,潤滑劑,液體類潤滑劑的作用機(jī)理,礦物油、植物油、表面活性劑等液體類潤滑劑主要通過在金屬、巖石和粘土表面形成吸附膜，使鉆柱與井壁巖石接觸（或水膜接觸）產(chǎn)生的固-固摩擦，改變?yōu)榛钚詣┓菢O性端之間或油膜之間的摩擦，或者通過表面活性劑非極性端再吸附一層油膜。從而使鉆具與巖石之間的摩阻力大大降低，減少鉆具及其它金屬部件的

38、磨損，降低扭矩。,惰性固體類潤滑劑的作用機(jī)理,固體類潤滑劑能夠在兩接觸面之間產(chǎn)生物理分離，其作用是在摩擦表面上形成一種隔離潤滑薄膜，從而達(dá)到減少摩擦、防止磨損的目的。多數(shù)固體類潤滑劑類似于細(xì)小滾珠，可以在鉆柱與井壁之間將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，從而大幅度降低扭矩和阻力。固體類潤滑劑在減少帶加硬層工具接頭的磨損方面尤其有效，還有利于下尾管、下套管和旋轉(zhuǎn)套管。固體類潤滑劑熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和防腐能力良好，適合于高溫條件下使用，但不適合高轉(zhuǎn)速，并且易被固控設(shè)備清除。,原油,原油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物,還含有氧、氮、硫等化合物雜質(zhì)。原油由油質(zhì)（由烴類組成，含量56-100%）、膠質(zhì)（多為環(huán)烷

39、烴和芳香族烴類，含量4-5%）、瀝青質(zhì)（組成與膠質(zhì)相似,但碳?xì)浠衔餃p少,氧、氮、硫等化合物增多,含量小于1%）、碳質(zhì)（由更多分子的碳類組成，含量極少）組成。,原油的使用,原油加入鉆井液中,通過鉆井液處理劑、粘土、專用乳化劑等作用，以微液滴的形式分散在鉆井液中，原油吸附在鉆具及井壁表面起到潤滑作用，降低摩阻。同時(shí)原油中的成分參與泥餅的形成，降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)有封堵防塌的作用，原油在井壁上形成的油膜也有疏水防塌作用，原油還可以降低鉆井液失水、消泡等作用。原油在鉆井液中的加量為5-10%，由于原油污染環(huán)境、有熒光、潤滑效率低等原因，近年來使用量逐漸減少。,白油潤滑劑,白油是一種

40、低毒的礦物油，是石油潤滑餾份經(jīng)高壓加氫精制而成的白色油，無色、無味、無熒光，主要成分是脂肪烴和脂環(huán)烴。白油潤滑劑是白油中加入一種或幾種陰離子表面活性劑，增加其在鉆井液中的分散能力和在鉆柱與井壁上的吸附能力。白油潤滑劑加量3-5%，潤滑性能較好，同時(shí)有一定的降濾失、防塌作用。,極壓潤滑劑,極壓潤滑劑由植物油（蓖麻油、亞麻油、棉籽油）經(jīng)化學(xué)改性（主要是磺化）而成。植物油的主要成分是脂肪酸，脂肪酸是具有良好潤滑作用的表面活性物質(zhì)，經(jīng)化學(xué)改性后，其表面活性進(jìn)一步提高?；腔拮延褪且环N常用的極壓潤滑劑。,極壓潤滑劑的特點(diǎn)及使用,極壓潤滑劑除具有普通液體潤滑劑的特點(diǎn)外，其在高溫高壓下可在金屬表面形成一層堅(jiān)

41、固的化學(xué)膜，以降低金屬接觸界面的摩阻。極壓潤滑劑更適應(yīng)于水平井高側(cè)壓力的情況下，鉆柱對井壁降摩阻的需要。極壓潤滑劑的加量1-3%，摩阻降低率高，潤滑效果很好。,聚合醇潤滑劑,聚合醇潤滑劑是一類親水性差親油性強(qiáng)的聚合醇與幾種表面活性劑混合而成。其在鉆具、巖石和粘土表面吸附能力很強(qiáng)，親油的非極性端形成的油膜，可大大改善鉆井液的潤滑性能，降低鉆具的摩阻。聚合醇潤滑劑的加量1-3%，潤滑效果比較好。,固體潤滑劑,固體潤滑劑是石墨粉表面經(jīng)表面活性劑處理制成的一種潤滑劑,表面活性劑有利于石墨粉在鉆井液中分散,同時(shí)還能增強(qiáng)其在鉆具和井壁巖石表面的吸附能力。石墨粉能夠牢固地吸附在鉆具和井壁巖石表面上,改變它們

42、之間的摩擦狀態(tài),起到降低摩阻的作用,同時(shí)石墨粉吸附在井壁上,封堵地層的微孔隙,起到降低鉆井液濾失量的作用。固體潤滑劑具有抗高溫、無熒光、降摩阻效果明顯、加量少（1.5-3%)、對鉆井液無不良影響的特點(diǎn)，是一種理想的潤滑材料。,固體潤滑劑的潤滑機(jī)理,石墨是碳的六方晶體片狀構(gòu)造，是非極性顆粒，層間摩擦力極小，其通過物理和化學(xué)作用吸附在金屬和巖石表面，起到潤滑作用，石墨在金屬表面的吸附作用特別強(qiáng)。,塑料小球,塑料小球是二乙烯苯與苯乙烯的共聚物,具有較高的抗壓強(qiáng)度,是一種無毒、無臭、無熒光顯示、耐酸、耐堿、抗溫、抗壓的透明球體，在鉆井液中呈惰性，不溶于水和油類，密度為1.03-1.05g/cm3，耐溫

43、205C以上。粒度分布為10-30目的占45-50%，30-120目的占50-55%，塑料小球的加量一般為1-2%，可降低扭矩35%左右，降低摩阻20%左右?，F(xiàn)在使用的塑料小球?yàn)殛?、陽離子交換樹脂的副產(chǎn)品，其抗溫、抗壓能力都有所降低。,玻璃小球,玻璃小球由玻璃溶化后，與石墨滾動(dòng)制成,密度為2.30-2.50g/cm3,耐溫能力更強(qiáng),粒度主要為25目-75目，玻璃小球的潤滑效果與塑料小球相似，由于其密度及粒度較大，因此低密度鉆井液使用時(shí)需要有較高的切力。玻璃小球和塑料小球由于受尺寸的限制，易于被固控設(shè)備清除，而且在鉆具的擠壓或拍打下，有破壞或變形的可能，使用上受到了一定的限制。,微硅空心玻璃微珠

44、,微硅空心玻璃微珠的主要成分是硼化SiO2，密度在0.38-0.40g/cm3,粒度325目左右,耐溫530C,耐壓35MPa。微硅空心玻璃微珠是煉鐵的一種副產(chǎn)品，經(jīng)高溫膨化而成,與普通的玻璃小球相比，微硅空心玻璃微珠粒徑小，可以通過振動(dòng)篩，其加量在2-3%，與液體潤滑劑和固體潤滑劑配合，可大幅度地降低鉆具的摩阻和扭矩，同時(shí)其可以用于降低鉆井液或水泥漿的密度。,加重劑,重晶石粉,重晶石粉是以BaSO4為主要成分的天然礦石，經(jīng)機(jī)械加工成的灰白色粉末狀產(chǎn)品。按API標(biāo)準(zhǔn)，密度大于4.2g/cm3,細(xì)度要求通過200目篩網(wǎng)篩余量3%,重晶石粉不溶與酸、堿及有機(jī)溶劑，一般用于加重密度不超過的2.30g

45、/cm3水基和油基鉆井液（也有資料稱其加重的極限為2.49g/cm3）。,石灰石粉,石灰石粉主要成分是CaCO3，密度為2.7-2.9g/cm3，易與鹽酸等無機(jī)酸類反應(yīng)，生成CO2、H2O和可溶性鹽，適合于在非酸敏又需要酸化作業(yè)的產(chǎn)層中使用，一般用于加重密度不超過1.68g/cm3的鉆井液和完井液。,鐵礦粉和鈦鐵礦粉,鐵礦粉的主要成分是Fe2O3,密度4.9-5.3g/cm3,鈦鐵礦粉主要成分是TiO2Fe2O3,密度4.5-5.1g/cm3,它們主要用于配制密度更高的鉆井液，與使用重晶石加重相比，鉆井液固相含量更低，流變性能更容易控制，鉆速更快，同時(shí)，它們有一定的酸溶性，可用于需要酸化作業(yè)的

46、產(chǎn)層。這兩種材料硬度約為重晶石的兩倍，耐研磨，損耗率低。但其對鉆具、鉆頭和泵的磨損嚴(yán)重，并且參與形成的泥餅剛性大，不易壓縮，鉆井液失水難控制。,方鉛礦粉,方鉛礦粉是一種主要成分是PbS的天然礦石粉末,一般呈黑褐色,密度高達(dá)7.4-7.7g/cm3,可用于配制超高密度鉆井液,以控制地層出現(xiàn)的異常高壓,使用的比較少。,其它處理劑,正電膠（MMH）,正是膠是由兩種或兩種以上金屬離子組成的氫氧化物，主要是NaOH、AL(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2等。,正電膠（MMH）的特點(diǎn),80年代末美國DOW公司開發(fā)出來正電膠能給鉆井液帶來獨(dú)特的流變性，這種鉆井液剪切稀釋能力強(qiáng)，動(dòng)塑比高，具有“固/液

47、”雙重性，由粘土-水-正電膠組成的復(fù)合體，具有靜止時(shí)呈固態(tài)，一經(jīng)擾動(dòng)既流動(dòng)的特點(diǎn)。,正電膠穩(wěn)定井壁的機(jī)理,第一由于正電膠顆粒帶較高正電荷能有效降低粘土顆粒的Zeta電位，抑制粘土顆粒水化分散；第二正電膠鉆井液獨(dú)特的流變性，特別是“滯留層”的存在防止鉆井液沖刷井壁；第三正電膠與粘土形成正電膠粒吸附膜穩(wěn)定地層活度，抑制滲透水化；第四正電膠與粘土形成復(fù)合體對泥頁巖的“包覆”作用；第五由于正電膠鉆井液束縛水的能力較強(qiáng)，可降低水向地層滲透有利于井壁穩(wěn)定。,燒堿NaOH,燒堿既氫氧化納，分子式為NaOH。外觀為乳白色晶體，密度2.0-2.2g/cm3,易溶于水,溶解時(shí)放出大量熱,溶解度隨溫度升高而增大，水溶液呈強(qiáng)堿性,燒堿在空氣中易吸收水分和二氧化碳，并與二氧化碳生成碳酸鈉。,燒堿的作用,燒堿主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的PH值，較高的PH值在鉆井液中主要用來抑制鉆井液中細(xì)菌繁殖；促進(jìn)粘土水化；消除一些高價(jià)無機(jī)陽離子；促進(jìn)油類乳化；