1、第二章 鉆井用化學(xué)劑,Additive for Drilling Fluid,從勘探找油到油氣田開發(fā)的各個階段，根據(jù)任務(wù)目的和作用的不同，要鉆各種類型的井 探井、資料井、生產(chǎn)井、注入井,2.1 鉆井液及其功能,1、定義： 鉆井時用來清洗井底并把巖屑攜帶到地面，維持鉆井操作正常進(jìn)行的流體稱為鉆井液,2. 鉆井液的功能,攜帶和懸浮鉆屑 冷卻和清洗鉆頭、凈化井底 平衡地層壓力 獲取井下信息,3、鉆井液的類型,水基鉆井液,淡水鉆井液含鹽量1%,含鈣量120mg/l,鹽水鉆井液,水+膨潤土+化學(xué)處理劑,3、鉆井液的類型,水基鉆井液,淡水鉆井液,無固相鉆井液水+化學(xué)處理劑,鈣處理鉆井液,低固相鉆井液,混油

2、鉆井液,鹽水鉆井液,3、鉆井液的類型,油基鉆井液 油包水乳化鉆井液 -逆乳化鉆井液 熱穩(wěn)定性、防塌效果比較好 對油氣層損害小,油基鉆井液 oil-base drilling fluid,油基鉆井液 由柴油和瀝青和有關(guān)的化學(xué)劑配制而成 對油氣層損害小，抗可溶鹽侵污能力強(qiáng),復(fù)習(xí):,鉆井液：鉆井時用來清洗井底并把巖屑攜帶到地面，維持鉆井操作正常進(jìn)行的流體 鉆井液的功能：攜帶和懸浮鉆屑；穩(wěn)定井壁；冷卻和清洗鉆頭、凈化井底；平衡地層壓力；獲取井下信息 鉆井液的類型：水基鉆井液、油基鉆井液,2.2 鉆井液處理劑,2.2.1 稀釋劑 -降低鉆井液粘度和切力的化學(xué)劑 1、鉆井液稠化的原因 鉆井液中固相顆粒含量

3、過多 粘土顆粒形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),當(dāng)鉆井液固相含量增高，由于顆粒間的距離縮短，有利于粘土網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成 聚合物鉆井液中，由于聚合物長鏈分子與粘土顆粒作用或聚合物分子間相互作用，也可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),2、稀釋劑作用原理,以丹寧堿液為例：,Al粘土片Al,拆散和削弱了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，釋放出包裹的自由水，同時也減小了粘土顆粒運動時相互之間的摩擦力，從而起到稀釋作用。,磺化苯乙烯順酐共聚物,SSMA在粘土顆粒邊緣上吸附，拆散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 與體系中的水解聚丙烯酰胺形成聚合物絡(luò)合物,五倍子丹寧結(jié)構(gòu)式,3、常用的稀釋劑,丹寧堿液,3、常用的稀釋劑,丹寧堿液,雙五倍子酸,五倍子酸,3、常用的稀釋劑,丹寧堿液-抗鹽能力較差 栲膠

4、堿液 -溫度高易發(fā)酵，引起鉆井液發(fā)泡，只適用淺井和中深井,3、常用的稀釋劑,丹寧堿液-抗鹽能力較差 栲膠堿液 磺甲基丹寧-熱穩(wěn)定性好，適用于高溫、深井 但抗鹽性較差 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽,稀釋作用： 形成吸附水化層，削弱或拆散空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 抑制泥頁巖的水化膨脹和分散作用,缺點：,在130以上發(fā)生減效 在177 以上發(fā)生不可逆降解 易發(fā)泡，有污染,3、常用的稀釋劑,丹寧堿液 栲膠堿液 磺甲基丹寧 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽 聚合物稀釋劑,A。聚丙烯酸鈉,在鉆井液中的加入量為0.3%時，可抗0.2%硫酸鈣和1%的氯化鈉，并可抗150的高溫,B：丙烯酸鈉與丙烯磺酸鈉共聚物,C：丙烯酸鈉與（2-甲基-2-丙烯酰胺基

5、）丙磺酸鈉共聚物,可抗260的高溫,D：磺化苯乙烯順酐共聚物,可抗400以上的高溫，是一種最有發(fā)展前景的環(huán)保稀釋劑,具有線型結(jié)構(gòu)和強(qiáng)陰離子基團(tuán) 可與主體聚合物交聯(lián)，阻礙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生成,2.2.2降濾失劑,Filtrate reducer for drilling fluid 在鉆井過程中，由于壓差的作用，鉆井液的水分不可避免地通過井壁濾失到地層中，造成鉆井液失水 因此需加降濾失劑來控制鉆井液的濾失量,鉆井液配制時需注意:,鉆井液中必須有大、中、小各種顆粒，并有合理的分布,鉆井液配制時需注意:,鉆井液中必須有大、中、小各種顆粒，并有合理的分布 膠體顆粒類型-顆粒扁平、水化性好，則在壓力下容易變形

6、,1、降濾失劑作用原理,穩(wěn)定膠體顆粒作用-護(hù)膠作用,羧甲基纖維素與粘土顆粒的吸附方式,護(hù) 膠 作 用,1、降濾失劑作用原理,穩(wěn)定膠體顆粒作用-護(hù)膠作用 提高濾液粘度 降濾失劑的堵孔作用,2、常用的降濾失劑,A：羧甲基纖維素-Na-CMC,相對分子質(zhì)量越高，水溶液粘度越大 取代度的高低是決定CMC水溶性的主要因素 CMC是一種抗鹽、抗溫能力較強(qiáng)的降濾失劑，也有一定的抗鈣能力,腐殖酸堿液,不溶物,溶解物 （黃腐酸）,棕腐酸,黑腐酸,乙醇,作為降濾失劑使用的主要有： 煤堿劑（NaC) 鉻褐煤（鉻腐殖酸） 硝基腐殖酸 磺甲基褐煤,C：樹脂類降濾失劑 磺甲基酚醛樹脂（SMP、SP） 抗鹽能力與熱穩(wěn)定性很

7、強(qiáng)，抗溫可達(dá)220 磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹脂縮合物（SLSP） 磺化褐煤樹脂,D：改性淀粉 羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉 E: 水解聚丙烯腈,2.2.3 絮凝劑,根據(jù)絮凝劑對鉆井液中粘土和鉆屑的作用情況，可以分為: 完全絮凝劑 增效型選擇性絮凝劑 非增效型選擇性絮凝劑,幾種典型的高分子絮凝劑:,聚丙烯酰胺 絮凝+降濾失,部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）,水解度-聚丙烯酰胺分子中酰胺基水 解成鈉羧基的百分?jǐn)?shù),幾種典型的高分子絮凝劑:,聚丙烯酰胺 絮凝+降濾失 部分水解的聚丙烯酰胺 醋酸乙烯酯順丁烯二酸酐共聚物（VAMA）,2.2.4 頁巖抑制劑,1、井壁坍塌的原因 頁巖水化膨脹 非膨脹性頁巖

8、裂解 -高嶺石和伊利石吸水后會引起層間裂解,2、常用的頁巖抑制劑,無機(jī)鹽-效果最好的是KCl、(NH4)2SO4 高分子化合物 聚丙烯酰胺 CMC 磺化瀝青,2.2.5 其他處理劑,增粘劑-黃原膠、羥乙基纖維素 乳化劑-硬脂酸鈣、烷基苯磺酸鈣、失水山梨糖醇單油酸酯 起泡劑 消泡劑,十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇硫酸鈉、脂肪醇 聚氧乙烯醚硫酸鈉、甜菜堿,異辛醇、失水山梨糖醇三油酸酯、聚二甲基硅 氧烷、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚,2.3 固井水泥外加劑,固井是油井建設(shè)中的重要環(huán)節(jié) 固井作業(yè)可以分為兩部分：下套管和注水泥,2.3 固井水泥外加劑,固井是油井建設(shè)中的重要環(huán)節(jié) 固井作業(yè)可以分為兩部分：下套管和注水泥,油井水泥的主要作用: 隔絕流體在地層中的流動，支撐套管，防止管壁腐蝕，封隔漏失層或低壓層,2.3 固井水泥外加劑,固井是油井建設(shè)中的重要環(huán)節(jié) 固井作業(yè)可以分為兩部分：下套管和注水泥,油井水泥的主要作用: 隔絕流體在地層中的流動，支撐套管，防止管壁腐蝕，封隔漏失層或低壓層,2.3.1 油井水泥 Oil Well Cement,常用的油井水泥為硅酸鹽水泥,2.3 固井水泥外加劑,固井是油井建設(shè)中的重要環(huán)節(jié) 固井作業(yè)可以分為兩部分：下套管和注水泥,油井水泥的