聚合物钻井液的配制
聚合物钻井液的配制
任务4 聚合物钻井液的配制
学习目标：
1.会配制聚合物抑制性钻井液；
2.能够熟练阐述阳离子、阴离子和两性离子聚合物钻井液的相关知识；
3.能够准确使用页岩抑制剂。
技能训练：
一.配制聚合物抑制钻井液
1.准备工作
(1)穿戴好劳保用品；
(2)备足钻井液处理剂、高分子聚合物、NaOH、CMC、PHP、膨润土等；
(3)检查水源，固控设备、搅拌器、钻井液枪运转是否正常；
(4)检查配制罐、储备罐；
(5)钻井液全套性能测试仪、pH试纸等。
2.操作步骤
(1)计算配制钻井液所需处理剂用量和膨润土的用量。
(2)首先在注入定量水的配制罐中加入膨润土并充分搅拌，使膨润土充分水化。
(3)在配制罐中加入高分子聚合物及所用处理剂，充分搅拌均匀。
(4)测定钻井液性能及pH值。
(5)将配好的钻井液打入储备罐。
(6)清洗全部仪器。
3.技术要求
必须注意PHP在钻井液中的含量，应根据地层的不同而异：东营组以上地层，钻井液中PHP保持0.1％～0.15％的含量，沙河街组地层保持0.2％～0.3％的含量；NaOH加入量以保持要求的pH值为
1.聚合物钻井液的概念
聚合物钻井液是自20世纪70年代初发展起来的一种新型钻井液体系。广义上讲，凡是使用线型水溶性聚合物作为处理剂的钻井液体系可称为聚合物钻井液。但通常是将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。
2.聚合物钻井液的特点
(1)固相含量低，且亚微粒子所占比例也低。这是聚合物钻井液的基本特征，是聚合物处理剂选择性絮凝和抑制钻屑分散的结果，对提高钻井速度是极为有利的。
(2)具有较强的触变性、较强的剪切稀释特性和适宜的流型，即在环形空间中形成平板型层流。因此聚合物钻井液悬浮和携带岩屑的效果好，可有效地减少钻屑的重复破碎，使钻头进尺明显提高。
(3)钻井速度快。
(4)由于聚合物可有效地抑制泥页岩的吸水分散作用，所以稳定井壁的能力较强，井径比较规则。
(5)由于聚合物钻井液的密度低，可实现近平衡压力钻井；由于固相含量少，可减少固相的侵入，因而对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。
(6)具有良好的防渗透性漏失的作用。
(7)由于聚合物钻井液的处理剂用量较少，钻井速度快，缩短了完井周期，因此可大幅度降低钻井总成本。
3.聚合物钻井液的性能指标
聚合物钻井液所谓“不分散”具有两个含义：一是指组成钻井液的粘土颗粒直径尽量维持在1～30m 。二是指混入这种钻井液体系的钻屑不容易分散变细。所谓“低固相”，是指低密度固相(主要指粘
土矿物类)的体积分数要在钻井工程允许的范围内维持到最低。
(1)固相含量(主要指低密度的粘土和钻屑，不包括重晶石)应维持在4％(体积分数)或更小，大约相当于密度1.06 g/cm3。
(2)钻屑与膨润土的比例不超过2:1，膨润土含量一般维持在1.3％～1.5％比较合适。
(3)动切力(Pa)与塑性粘度(mPa·s)之比控制在0.48左右，这是为了满足低返速(如0.6m/s)携砂的要求，保证钻井液在环形空间实现平板型层流。
(4)非加重钻井液的动切力应维持在1.5～3 Pa。动切力是钻井液携带钻屑的关键参数，为保证良好的携带能力，首先必须满足动切力的要求，对加重钻井液应注意保证重晶石的悬浮。
(5)滤失量控制应视具体情况而定。在稳定井壁的前提下可适当放宽，以利于提高钻速；在易坍塌地层，应当从严。进入储油气层后，为减轻污染也应控制得低一些。
(6)优化流变参数。
(7)在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
4. 阴离子聚合物钻井液的知识
1).聚合物淡水钻井液
①无固相聚合物钻井液
使用无固相聚合物钻井液(又称清水钻井液)可达到最高钻速，但必须注意解决三个问题：一是必须使用高效絮凝剂使钻屑始终保持不分散状态；二是要有一定的提粘措施，并能按工程上的要求实现平板型层流并能顺利地携带岩屑：三是有一定的防塌措施，以保证井壁的稳定。生物聚合物和聚丙烯酰胺及其衍生物是配制无固相钻井液较理想的处理剂，要求其相对分子质量应大于100万，最好超过300万，水解度应小于40％。
现场配制与维护的要点如下：
a配制聚合物溶液。先用纯碱将水中的Ca2+除去，以增加聚合物的溶解度，然后加入聚合物絮凝剂，一般加量为6 kg/m3。
b处理清水钻井液。将配好的聚合物溶液喷入清水钻井液中，喷人位置可以在流管顶部或振动筛底部，喷入速度取决于井眼大小和钻速。
c促进絮凝。加适量石灰或CaCl2，通过储备池循环，避免搅拌，让钻屑尽量沉淀。
d适当清扫。在接单根或起下钻时，用增粘剂与清水配数方粘稠的清扫液注入井内循环，以便把环空中堆积的岩屑清扫出来。只要保证上水池内的清水清洁，即可获得最大钻速。
②不分散低固相聚合物钻井液
配制方法如下：
a配新浆前应彻底清除钻井液罐底的沉砂；b用纯碱除去配浆水中的Ca2+；c用17～23 kg／m3的优质膨润土或用量相当的预水化膨润土浆，加0.02 kg/m3的双功能聚合物，配制好基浆；d必要时加入0.3～5 kg/m3的纯碱，使膨润土充分水化；e测定新配制的基浆性能，并调整到下述范围内：漏斗粘度：30～40 s；塑性粘度：4～7 mPa.s；动切力：4 Pa；静切力：(1～2)/(1～3)Pa；API滤失量：15～30 mL。
维护要点如下：
a.为了维持钻井液体积和降低钻井液粘度以便于有效地分离固相，要有控制地往体系中加水；
b.每5根立柱掏一次振动筛下面的沉砂池，经常掏洗钻井液罐以清除沉砂，掏洗的次数应根据钻速而定；
c.维持pH值在7～9之间；
d.钻进过程中要不断补充聚合物，以补充沉除钻屑所消耗的聚合物；
e.为了保持低固相，在化学絮凝的同时，应连续使用除砂器、除泥器，适当使用离心分离机；
f.如果要求提高粘度，
可使用膨润土和双功能聚合物，并通过小型实验确定其加量；g.为了降低动切力、静切力和滤失量，可使用聚丙烯酸钠，应通过小型实验确定其加量，或按0.3 kg/cm3的增量逐次加入聚丙烯酸钠，必要时加水稀释，直到性能达到要求；h.如果用不分散聚合物钻井液钻水泥塞时，在开钻前先用1.4 kg/m3的碳酸氢钠进行预处理。如果钻遇石膏(CaS04)层，应加入碳酸钠以沉除Ca2+，但切记防止处理过头；i.如果钻遇高膨润土含量的地层，使用选择性絮凝剂比使用双功能聚合物的效果好；j.如果有少量盐水侵入，或者当钻遇岩盐层时，只要盐浓度不超过10 000 mg/L，不分散聚合物钻井液可以继续使用。若超过此浓度，为了维持所要求的钻井液性能，可加入预水化膨润土。在极端条件下，应转化为盐水钻井液。
③普通聚合物钻井液
所谓普通聚合物钻井液是指不符合不分散低固相钻井液标准的聚合物钻井液。为了尽量维持钻井液的不分散性，在缺少膨润土时可采用相对分子质量较高的PHPA和相对分子质量较低的PHPA混合处理的方法，利用它们的协同作用保持钻井液的低密度和低滤失量。
混合液的一般配制方法为：将相对分子质量较高的PHPA(相对分子质量大于100万，水解度30％左右)配成1％的溶液，再将相对分子质量较低的PHPA(相对分子质量5万。7万，水解度30％左右)配成10％的溶液，按前者与后者的比例为7：3将两种溶液混合即成。其中相对分子质量较高的PHPA 主要起絮凝钻屑的作用，以维持低固相；而相对分子质量较低的PHPA主要是稳定质量较好的粘土颗粒，以提供钻井液必需的性能。
2).聚合物盐水钻井液
不分散低固相聚合物盐水钻井液主要应用于在
含盐膏的地层中以及海上钻井。这类钻井液最主要的问题是滤失量较大，通常采取如下措施控制其滤失量：
(1)膨润土预水化。粘土在盐水中不易分散，因此钻井前将膨润土预先用淡水充分分散，并同时加入足够的纯碱，以除去高价离子和使钙质土转化为钠土，然后加入聚合物处理剂(如水解聚丙烯腈、聚丙烯酸盐及CMC钠盐等)，使钻井液性能保持稳定。
(2)选用耐盐的配浆材料，如海泡石、凹凸棒石等。
(3)选用耐盐的降滤失剂。目前耐盐较好的降滤失剂有聚丙烯酸钙、磺化酚醛树脂、醋酸乙烯和丙烯酸酯的共聚物及CMC钠盐等。
(4)预处理水。所用化学剂的种类及用量都要根据水型及含盐量而定。一般含Mg2+多的水用NaOH 处理，含Ca2+多的水用纯碱处理。
3).不分散聚合物加重钻井液
在用重晶石加重的不分散聚合物钻井液中，聚合物的作用主要是絮凝和包被钻屑、增效膨润土、包被重晶石，减少离子间的摩擦。由于重晶石对聚合物的吸附，在处理加重钻井液时聚合物的加量应高于非加重钻井液，加入重晶石时一般也相应加入适量聚合物。加入量应通过实验来确定。
配制方法
(1)井浆的转化。一般要求待加重钻井液的钻屑体积含量不超过4％，劣质土与膨润土之比接近于1：l。
(2)配制新浆。若井浆的钻屑含量和劣膨比（劣质土：膨润土）不符合要求，重新配制不分散加重钻井液。
维护要点
维护好不分散聚合物加重钻井液的关键是尽可
能地清除钻屑。要实现这一点，一是要选择合适的机械固控设备，并有效地使用；二是要重视化学处理，采用选择性絮凝剂，能包被钻屑并抑制其分散，以便于机械装置在地面上更容易地清除钻屑。
5. 阳离子聚合物钻井液的知识
1）概念和组成：
阳离子聚合物钻井液是以大相对分子质量的阳离子聚合物(简称大阳离子)作包被絮凝剂，以小相对分子质量的有机阳离子(简称小阳离子)作泥页岩抑制剂，并配合降滤失剂、增粘剂、降粘剂、封堵剂和润滑剂等处理剂配制而成。由于阳离子聚合物分子带有大量正电荷，在粘土或岩屑上有很强的吸附力，故阳离子聚合物钻井液具有优良的流变性、抑制性、稳定井壁能力、携带岩屑能力和防卡、防泥包等能力，在保证井下安全、提高钻速和保护油气层等方面都显示出优越性。
2）特点
(1)阳离子聚合物钻井液是以高分子阳离子聚合物作为絮凝剂，以小分子阳离子聚合物作为粘土稳定剂的一种新型水基钻井液体系，具有良好的抑制钻屑分散和稳定井壁的能力。
(2)在防止起钻遇卡、下钻遇阻及防止钻头泥包等方面具有较好效果。
(3)流变性能比较稳定，维护间隔时间较长。
(4)具有较好的抗高温、抗盐和抗钙、镁等高价金属阳离子污染的能力。
(5)具有较好的抗膨润土和钻屑污染的能力。
(6)与氯化钾一聚合物钻井液相比，它不会影响电测资料的解释。
3）维护与处理要点
(1)保持钻井液中大、小阳离子处理剂的足够浓度。为了有效地抑制页岩水化分散，防止地层坍塌，钻
井液中应保持大、小阳离子处理剂的浓度不能低于0.2％，并随钻井过程中的消耗作相应补充。
(2)正常钻进时的维护。为保证钻井液的均匀稳定，应预先配好一池处理剂溶液和预水化膨润土浆。当钻井液因地层造浆而影响性能时，可添加处理剂溶液，以补充钻井液中处理剂的消耗，同时又起到降低固相含量的作用。当地层并不造浆，钻井液中膨润土含量不足时，应补充预水化膨润土浆，以保证钻井液中有足够浓度的胶体粒子，改善泥饼质量和提高洗井能力。
(3)在大斜度定向井钻进时，应加入0.3％～0.5％的润滑剂以使钻井液具有良好的润滑性。
(4)良好的固相控制是用好阳离子聚合物钻井液的必要条件，所以应充分重视固控设备的配备和使用。
6. 两性离子聚合物钻井液的知识
两性离子聚合物是指分子链中同时含有阴离子基团和阳离子基团的聚合物，与此同时它还有一定数量的非离子基团。以两性离子聚合物为主处理剂配制的钻井液称为两性离子聚合物钻井液。
1)特点
(1)用这种体系钻出的岩屑成形，棱角分明，内部是干的，易于清除，有利于充分发挥固控设备的效率。
(2)抑制性强，剪切稀释特性好，并能防止地层造浆，抗岩屑污染能力较强，为实现不分散低固相创造了条件。
(3)FA367和XY-27与现有其他处理剂相容性好，可以配制成低、中、高不同密度的钻井液，用于浅、中、深不同井段。在高密度盐水钻井液中应用具有独特的效果。
(4)XY-27加量少，降粘效果好，见效快，钻井
液性能稳定的周期长，基本上解决了在造浆地层大冲大放的问题，减轻劳动强度，节约钻井成本，提高经济效益。
缺点：一是钻屑容量限还不够大，当钻屑含量超过20％时，钻井液性能就显著变坏．因此对固控的要求仍然很高。二是抗盐能力有限，若矿化度超过100 000 mg/L，钻井液性能就开始恶化。虽然现场已有用于饱和盐水钻井液的实例，但从性能和成本上考虑，并不十分理想。
2)使用和维护方面应注意的原则是：
(1)FA367的浓度应达到0.3％以上，以防止井塌。
(2)滤失量控制在8 mL以下。
(3)pH值控制在8～8.5范围内。当pH值大于9时，XY-27的降粘效果会明显下降。
(4)以性能正常为原则来调节FA367和XY-27的比例。加重钻井液可以不加FA367。
(5)应以维护为主，处理为辅，坚持用胶液等浓度维护，切忌大处理。
(6)非加重的钻井液的胶液比例为：H2O：FA367：XY-27=100：1:0.5。遇强造浆地层XY-27的量应加倍。
(7)加重钻井液的胶液比例为：H2O：XY-27：SK-II(或PACl41)=100：2.5：2.5。密度大于2.0g/cm3时，处理剂用量应加倍。
(8)最大限度地用好固控设备。
7. 页岩抑制剂
①磺化沥青(Asphalt—S)
磺化沥青为黑褐色粉末，用做水基钻井液的页岩稳定剂，钻井液中加入Asphalt—S以后可有很强的抑制页岩水化膨胀的性能，并可形成薄而坚韧的泥饼，从而使井壁稳定，起下钻通畅。商业产品有
两种——钠磺化沥青和钾磺化沥青，后者有更强的页岩抑制效应。Asphalt—S还可以使钻井液具有更好的润滑性，较低的API和HTHP滤失量。通常其加量范围为1.5％～3.0％。
②氧化沥青(Asphalt—0)
氧化沥青为黑褐色粉末，其用途是封堵泥页岩地层中的缝隙，形成坚韧的泥饼，以保持井壁稳定性；同时还可提高钻井液和泥饼的润滑性。通常其加量范围为3.0％～5.0％。
③硅稳定剂(Si—Inh)
硅稳定剂为水溶性淡褐色粘稠液体，在水基钻井液中作页岩稳定剂。加入后还可使钻井液具有突出的润滑性和井壁稳定性。通常其加量为 3.0％～
5.0％。
④KPAM
它是一种增稠剂饱被剂的同时，还是一种页岩稳定剂。
⑤CSW—1
CSW—1是一种低分子量阳离子聚合物降粘剂，能有效地降低粘度，特别是在阳离子聚合物钻井液体系中；同时它还具有页岩抑制效能。通常其加量为0.3％～0.8％。
⑥腐殖酸钾KHm
它是腐殖酸与烧碱反应生成的腐殖酸钾的提取物。商业产品为黑褐色自由流动粉末。它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应。通常应用于井底温度不超过120℃的较浅地层。其加量范围为
0.5％～1.5％。
⑦泥页岩抑制剂(俗称小阳离子)
泥页岩抑制剂(也称粘土稳定剂)是环氧丙基三甲基氯化铵，国内商品名为NW-1，俗称小阳离子，有液体和干粉两个剂型，相对分子质量为152。
拓展知识：
1.聚合物处理剂的主要作用机理是什么？
1)桥联与包被作用
当一个聚合物高分子同时吸附在几个颗粒上，而一个颗粒又可同时吸附几个高分子时，就会形成网络结构，聚合物的这种作用称为桥联作用。当高分子链吸附在一个颗粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。桥联作用易导致絮凝和增粘等，而包被作用有利于抑制钻屑的分散。
2)絮凝作用
当聚合物在钻井液中主要发生桥联吸附时，能将一些细颗粒聚结在一起形成粒子团，这种作用称为絮凝作用。能起絮凝作用的聚合物称为絮凝剂。形成的絮凝粒子团易于靠重力沉降或固控设备清除，有利于维持钻井液的低固相。所以，絮凝作用是钻井液实现低固相和不分散的关键。目前常用的絮凝剂是部分水解聚丙烯酰胺(简称PHPA或PHP)。
3)增粘作用
加入钻井液能够起增粘作用的称为增粘剂。它多用于低固相和无固相水基钻井液，以提高悬浮力和携带力。增粘作用一是由于游离(未被吸附)的聚合物分子能增加水相的粘度，二是由于聚合物的桥联作用形成的网络结构能增强钻井液的结构粘度。常用的增粘剂有相对分子质量较高的PHPA和高粘度型羧甲基纤维素(CMC)等。
4)降滤失作用
钻井液滤失量的大小主要取决于泥饼的质量(渗透率)和滤液的粘度，聚合物降滤失剂的作用也是通过这两方面来实现的。
(1)保持钻井液中的粒子具有合理的粒度分布，使泥饼致密，而且聚合物分子发生桥联作用而形成的网络结构可包裹大量自由水，使其不能自由流动，
从而降低滤失量。
(2)提高粘土颗粒的水化程度。降滤失剂分子中都带有水化能力很强的离子基团，可增厚粘土颗粒表面的水化膜，有效地阻止水的渗透。
(3)聚合物降滤失剂的分子大小在胶体颗粒的范围内本身可对泥饼起堵孔作用，使泥饼致密。
(4)聚合物降滤失剂大分子可提高滤液粘度，从而降低滤失量。
5)抑制与防塌作用
聚合物在钻屑表面的包被吸附是阻止钻屑分散的主要原因。包被能力越强，抑制钻屑分散的作用也越强。
聚合物的防塌作用，一是由于长链聚合物在泥页岩井壁表面发生多点吸附，封堵了微裂缝，可阻止泥页岩剥落；二是由于聚合物浓度较大时，在泥页岩井壁上可形成较为致密的吸附膜，能阻止或减缓滤液进入泥页岩，从而抑制泥页岩的水化膨胀和剥落。
6)降粘作用
聚合物钻井液的结构主要是由粘土颗粒与粘土颗粒、粘土颗粒与聚合物、聚合物与聚合物之间的相互作用组成的。降粘剂就是通过拆散这些结构中的部分结构而起到降粘作用的。
2. 钻井液防塌能力的评价方法
1)含水率的测定
(1)定义：含水率是页岩原含水量与吸附一段时间后含水量之差占原含水量的百分比。
(2)原理：页岩含水率高，水化膨胀大。
2)膨胀实验
(1)定义：膨胀的体积占原体积的百分数为膨胀率。
(2)原理：膨胀率越大，水化越严重。
3)分散实验
(1)原理：页岩岩屑与钻井液接触后分散是水化的结果，是衡量水化程度的方法之一。
(2)方法：将一定数量(30.50 g)和大小(4-10目)的岩屑装入养护罐中，在一定的温度下滚动16 h，烘干过筛(30或80目)后称其质量。其百分比为16 h 的回收率；而后再放人清水中加热滚动2 h，得2 h 回收率(吸附稳定指标)。回收率越高，分散越小，稳定性越好。
4)页岩稳定指数的测定
(1)原理：此法是强度、膨胀及分散侵蚀在一定温度及运动情况下的综合结果。首先将页岩磨细过筛，与人造海水配浆，预水化后压成岩心测针入度，热滚动16 h后再测针入度，并测岩心膨胀或侵蚀高度。
(2)计算：
SSI=100—2(H Y—H I)一4D (4-4-1)
式中：SSI——页岩稳定指数；H I——热滚前的针入度；
H Y——热滚后的针入度；D——膨胀或侵蚀总量。
5)水化后强度的测定
(1)原理：页岩吸水后强度变化，所以用吸水后强度变化来衡量水化的程度。
(2)方法：岩样与水混合，压成岩心测强度，再在水化仪上经70℃水化后测强度。
6)三轴应力页岩稳定实验
此法比较真实地模拟井下情况，岩心可在三个方向受力(径向、纵向和试液液柱压力)下讲行实验，但比较费时。
(1)压实：岩心或岩屑放入密闭室，将水分挤压出来，由出水量测渗透率；外压与膨胀压力平衡时的水量是岩样的原含水量，渗透率与岩样渗透率相当。
(2)将压好的岩样用橡皮套套好后，放入模拟仪中，施以纵向、径向压力，再在岩样上钻出一个轴向孔，相当于钻井液的试液循环，并通过岩样孔隙向周边溢出。
7)毛细管吸收时间(CST)实验
(1)原理：CST是测定各种试液与页岩粉配成的浆液渗过特制的滤纸一定距离的时间。此值越大，表明处理剂的抑制性越好，即页岩水化效应小、胶体分散小、页岩活性小。
(2)步骤：
①用去离子水冲洗掉页岩岩屑中的氯离子；
②将页岩岩屑干燥；
③将250mL被试液体加入15g 200～325目的页岩岩屑中搅拌30 min;
④将混合液倒人圆柱试浆器中，记录渗透过两个电极(0.5 cm)的时间(CST)。
3.正电胶钻井液（混合金属层状氢氧化物，Mixed Metal Layered Hydroxide Compounds，简称MMH）MMH正电溶胶的概念
所谓溶胶，是指颗粒直径小于或等于1m 的固体粒子的稳定体系，是物质的一种特殊状态。若胶粒带正电荷，就是正电溶胶。MMH是指由两种或两种以上的金属离子组成的层状氢氧化物。MMH正电溶胶就是由MMH的粒径小于或等于lum的带正电粒子的体系。
体系的组成
对浅、中深井而言，降滤失剂采用LV-CMC、CMS、LS-l、NPAN、JT-888，深部井段可配合使用
SMP、SPNH等提高抗温性；降粘剂一般选用NPAN、XY-27，在膨润土含量高的情况下采用FCLS、SMK 等。
胜利油田主要使用两种体系，基本可以满足各种类型的钻井需要：
(1)膨润土+正电胶(MMH)+低粘度羧甲基纤维素(LV-CMC)+水解聚丙烯腈铵盐(NH-HPAN)。
(2)膨润土+正电胶(MMH)+非离子降滤失剂SN-1+5％原油+FCLS。
体系的特点
MMH正电胶具有很强的触变性，静止时呈假固体，有弹性，具有固体特性，但搅拌时可变成流动性很好的流体，静止后又迅速形成假固体。这就是其“固一液双重性”，即其结构的破坏与形成速度相当快。当钻井中断且钻井液停止循环时，能迅速形成结构，防止岩屑下沉；而恢复循环时，结构容易破坏，不至于造成蹩泵现象。
大量事实说明，该体系具有高剪切稀释特性，YP、动塑比(YP/PV)高，初切与终切高且相近，n值低，具有极强的携岩和悬浮岩屑能力；低水眼粘度及PV值有利于提高钻速；对粘土矿物吸水膨胀具有抑制作用，有利于防塌和保护油气层。
作用机理
(1)MMH是一种混合金属层状氢氧化物。MMH 与粘土颗粒接近时，首先接触的是水化膜，由于水化膜方向一致，故MMH将粘土胶粒周围的金属离子挤走，却不能将水分子挤走，形成MMH一水一粘土复合体。正电胶与粘土形成的复合体电荷密度比各自单独存在时的分散体高得多，比粘土的电荷密度高6～7倍，因而水化能力强。静止时水分子被高度极化成定向排列，被“固化”成“晶体水”，由于这种凝胶结构不是复合体间的直接接触，而是通过
水化了的水化膜使复合体相互连接在一起，形成空间网架结构，粘土颗粒与正电胶、复合体与复合体之间，夹了一层或多层水分子，凝胶强度弱，故一经搅动，瞬间即可转化成流体。
4.聚合物-铵盐钻井液
主要组分：水解聚丙烯酰胺(PHP)、水解聚丙烯腈铵盐(NH4-HPAN)、有机硅腐植酸钾(OSMA-K)、无荧光防塌剂(MHP)或磺化酚醛树(SMP)及超细碳酸钙(QS-2)。
体系特点
(1)工艺简单，性能易于控制，不但适用于淡水，也适用于咸水。
(2)具有良好的流变特性和携带、悬浮岩屑的能力，并且对泥页岩的水化膨胀抑制能力强。
(3)井径规则，机械钻速高，成本低，保护油气层，对环境无污染。
体系的作用机理
(1)PHP作絮凝包被剂控制地层造浆。
(2)NH
-HPAN通过酰胺基吸附在粘土颗粒表面
4
上，而其羧钠基一COONa使粘土表面形成吸附水化膜，提高了粘土颗粒的聚集稳定性，吸附的溶剂化、水化膜的高弹性和高粘性具有堵孔作用，使滤饼更加致密，达到降低滤失量的目的。同时，羧钠基的水化基团可拆散粘土网架结构，降低钻井液的粘度与切力。CH3
(3)OSMA-K能使粘土表面一层含有羟基的甲
一Si一OH缩聚成大分子，
基硅化合物CH
3
ONa
阻止水分子进入粘土层间；同样，有机硅的阻水包被作用也可阻止粘土水化分散。腐植酸提供涂覆物
质致密的滤饼，以堵塞微裂缝。
(4) OSMA-K中K+与NH4-HPAN的NH4+可嵌入粘土的六角环空穴中，增强其连接力，使水分子不易进入晶层间，抑制粘土的水化分散膨胀。
（5)QS-2适当匹配可改善滤饼的质量，并能形成液体套管堵塞孔隙，阻止水分子渗入地层，有利于保护油气层，便于酸化。
体系的维护处理
(1)大循环快速钻进时，把PHP配成胶液，按干粉0.1％的加量逐渐加入大循环内，控制上部地层造浆。
(2)转化处理。小循环后第一次处理要彻底，铵盐加量在0.6％～1.0％，pH值控制在8左右；基浆处理好后，加入QS-2，使之在钻井液中的含量不低于3％，以形成液体套管，堵塞较高渗透率地层的孔隙，改善滤饼质量，降低滤失量。
(3)日常维护处理。正常钻进时按细水长流的原则，防止性能大幅度变化。PHP加量按短100 m加35～50 kg；如用大阳离子聚合物，则每100 m加量为30～40Kg(干粉)。用铵盐降粘、降切，控制流变性能。
(4)进入沙河街组时应加入防塌系列的处理剂，在钻井液中的含量不低于3％。
(5)进入油层前可补充超细碳酸钙QS-2，以利于保护油气层和巩固井壁。
5.有机硅钻井液体系
有机硅抗温能力强(高于200℃)，防塌效果好，且兼有较好的稀释能力和润滑性。近年来国内又研制出了几种有机硅改性产品，如有机硅腐植酸钾(简称硅腐钾)、硅稳定剂(GW-1)和硅稀释剂(GX-1)等，它们各自的性能又有了新的提高。
有机硅防塌作用机理
有机硅的主要化学成分为CH
3-Si(OH)
2
Na(甲基
硅醇钠)的不同缩合物。依据硅醇理论以及经过流变性、红外光谱、差热分析、X光衍射和微电脉研究的结果表明，有机硅分子中的Si-OH键容易与粘土上的Si-OH键缩聚成Si-O-Si键，形成牢固的化学吸附作用，可在粘土表面上形成一层甲基朝外的CH3-Si三吸附层，使粘土亲水性表面反转为亲油性表面，阻止或减缓了粘土表面和吸附层间的水化作用，同样也减弱了钻井液中粘土颗粒间的相互作用力．削弱了网架结构，因此有机硅不仅具有较好的抑制泥页岩水化能力，而且具有较好的钻井液稀释能力和润滑性能。另外，由于有机硅本身的裂解温度高于300℃以上，且与粘土表面产生牢固的化学吸附作用，因此抗温能力强，可高达200℃以上。
有机硅改性产品的特点
防塌降滤失剂有机硅腐植酸钾是由腐植酸钾、有机硅在一定温度、碱性环境及催化剂条件下制备的缩聚产物。它既具有有机硅的强抑制性和高温稳定性、良好的润滑性，又具有腐植酸类处理剂的降粘降滤失作用。
硅稀释剂GX-1是由腐植酸和有机硅经过磺化再加入稳定剂制取的产品，不仅具有抗温稀释能力，而且抑制性显著。与硅稳定剂GWJ复配使用，稀释效果更好。
硅稳定剂GWJ是由有机硅和低相对分子质量有机化合物制取的液态产品，用于改善聚合物钻井液滤饼质量，并具有明显的抑制能力和稀释效果。μm
聚合物钻井液的配制
任务4 聚合物钻井液的配制 学习目标： 1.会配制聚合物抑制性钻井液； 2.能够熟练阐述阳离子、阴离子和两性离子聚合物钻井液的相关知识； 3.能够准确使用页岩抑制剂。 技能训练： 一.配制聚合物抑制钻井液 1.准备工作 (1)穿戴好劳保用品； (2)备足钻井液处理剂、高分子聚合物、NaOH、CMC、PHP、膨润土等； (3)检查水源，固控设备、搅拌器、钻井液枪运转是否正常； (4)检查配制罐、储备罐； (5)钻井液全套性能测试仪、pH试纸等。 2.操作步骤 (1)计算配制钻井液所需处理剂用量和膨润土的用量。 (2)首先在注入定量水的配制罐中加入膨润土并充分搅拌，使膨润土充分水化。 (3)在配制罐中加入高分子聚合物及所用处理剂，充分搅拌均匀。 (4)测定钻井液性能及pH值。 (5)将配好的钻井液打入储备罐。 (6)清洗全部仪器。 3.技术要求 必须注意PHP在钻井液中的含量，应根据地层的不同而异：东营组以上地层，钻井液中PHP 保持0.1％～0.15％的含量，沙河街组地层保持0.2％～0.3％的含量；NaOH加入量以保持要求的pH 值为准。 二.使用页岩抑制剂 1.准备工作 (1)穿戴好劳保用品。 (2)准备好页岩抑制剂，如聚丙烯酸钾、水解聚丙烯腈钾盐、腐殖酸钾、磺化沥青和水分散沥青、无机盐(KCI、NaCl)、KOH等。 (3)ZNN-D6型旋转粘度计一套，ZNS-3型滤失仪一套。 (4)检查水源、搅拌器、钻井液枪等。
2.操作步骤 (1)了解页岩抑制剂的特点。 (2)分析处理剂的机理，选择处理剂的种类。 (3)在基浆中做处理配合小型实验。 (4)处理钻井液。 (5)测量处理后的钻井液性能。 (6)记录处理剂的用量和效果。 (7)清洗测定仪器并摆放整齐。 3.技术要求 (1)聚丙烯酸钾(KHPAM)在淡水或盐水钻井液中使用。 (2)水解聚丙烯腈钾盐(KPAN)适用于淡水和不含钙的盐水钻井液中，抗温170℃。 (3)腐殖酸钾(KHm)适用于深井淡水钻井液，有一定的降粘作用。 (4)磺化沥青(FT-342、FT-1)和水分散沥青(SR-401)用作地层微裂缝和破碎带的封闭剂。 (5)无机盐类主要是降低页岩表面渗透水化，控制膨胀。 (6)性能测定应侧重于钻井液滤失量和滤饼质量。 基础知识： 1.聚合物钻井液的概念 聚合物钻井液是自20世纪70年代初发展起来的一种新型钻井液体系。广义上讲，凡是使用线型水溶性聚合物作为处理剂的钻井液体系可称为聚合物钻井液。但通常是将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。 2.聚合物钻井液的特点 (1)固相含量低，且亚微粒子所占比例也低。这是聚合物钻井液的基本特征，是聚合物处理剂选择性絮凝和抑制钻屑分散的结果，对提高钻井速度是极为有利的。 (2)具有较强的触变性、较强的剪切稀释特性和适宜的流型，即在环形空间中形成平板型层流。因此聚合物钻井液悬浮和携带岩屑的效果好，可有效地减少钻屑的重复破碎，使钻头进尺明显提高。 (3)钻井速度快。 (4)由于聚合物可有效地抑制泥页岩的吸水分散作用，所以稳定井壁的能力较强，井径比较规则。 (5)由于聚合物钻井液的密度低，可实现近平衡压力钻井；由于固相含量少，可减少固相的侵入，因而对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。 (6)具有良好的防渗透性漏失的作用。 (7)由于聚合物钻井液的处理剂用量较少，钻井速度快，缩短了完井周期，因此可大幅度降低钻井总成本。
钻井液体系和配方
钻井液体系和配方 一.不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，
有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。 2.配方
3.技术关键 1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″井眼约3.0 千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。 2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳 范围为30～45克/升）。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。 3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥 饼质量。 4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%），降
聚合物钻井液的配制
聚合物钻井液的配制
任务4 聚合物钻井液的配制 学习目标： 1.会配制聚合物抑制性钻井液； 2.能够熟练阐述阳离子、阴离子和两性离子聚合物钻井液的相关知识； 3.能够准确使用页岩抑制剂。 技能训练： 一.配制聚合物抑制钻井液 1.准备工作 (1)穿戴好劳保用品； (2)备足钻井液处理剂、高分子聚合物、NaOH、CMC、PHP、膨润土等； (3)检查水源，固控设备、搅拌器、钻井液枪运转是否正常； (4)检查配制罐、储备罐； (5)钻井液全套性能测试仪、pH试纸等。 2.操作步骤 (1)计算配制钻井液所需处理剂用量和膨润土的用量。 (2)首先在注入定量水的配制罐中加入膨润土并充分搅拌，使膨润土充分水化。 (3)在配制罐中加入高分子聚合物及所用处理剂，充分搅拌均匀。 (4)测定钻井液性能及pH值。 (5)将配好的钻井液打入储备罐。 (6)清洗全部仪器。 3.技术要求 必须注意PHP在钻井液中的含量，应根据地层的不同而异：东营组以上地层，钻井液中PHP保持0.1％～0.15％的含量，沙河街组地层保持0.2％～0.3％的含量；NaOH加入量以保持要求的pH值为
1.聚合物钻井液的概念 聚合物钻井液是自20世纪70年代初发展起来的一种新型钻井液体系。广义上讲，凡是使用线型水溶性聚合物作为处理剂的钻井液体系可称为聚合物钻井液。但通常是将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。 2.聚合物钻井液的特点 (1)固相含量低，且亚微粒子所占比例也低。这是聚合物钻井液的基本特征，是聚合物处理剂选择性絮凝和抑制钻屑分散的结果，对提高钻井速度是极为有利的。 (2)具有较强的触变性、较强的剪切稀释特性和适宜的流型，即在环形空间中形成平板型层流。因此聚合物钻井液悬浮和携带岩屑的效果好，可有效地减少钻屑的重复破碎，使钻头进尺明显提高。 (3)钻井速度快。 (4)由于聚合物可有效地抑制泥页岩的吸水分散作用，所以稳定井壁的能力较强，井径比较规则。 (5)由于聚合物钻井液的密度低，可实现近平衡压力钻井；由于固相含量少，可减少固相的侵入，因而对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。 (6)具有良好的防渗透性漏失的作用。 (7)由于聚合物钻井液的处理剂用量较少，钻井速度快，缩短了完井周期，因此可大幅度降低钻井总成本。 3.聚合物钻井液的性能指标 聚合物钻井液所谓“不分散”具有两个含义：一是指组成钻井液的粘土颗粒直径尽量维持在1～30m 。二是指混入这种钻井液体系的钻屑不容易分散变细。所谓“低固相”，是指低密度固相(主要指粘
聚合物钻井液
聚合物钻井液 买口 （陕西省延安职业技术学院，延安，716000） 摘要:随着石油工业的不断发展，钻遇的地层越来越复杂，路上钻井难度也越来越大，在外部条件不断变化的情况下，人们研制出 了一种适合于大部分底层的钻井液聚合物钻井液。是你试验及 现场应用证明，该钻井液对页岩的水化膨胀有良好的抑制作用，具有良好的抗盐抗钙性能，能用于较深近段，使用时间长，能 提高机械钻速，明显提高钻井成本。本文主要对聚合物钻井液 的机理和油田上的应用作了详细的描述。 关键字：阳离子聚合物钻井液，阴离子聚合物钻井液，两性离子聚合物钻井液 正文： 一、钻井液的功用 钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆，或简称为泥浆。钻井液的循环是通过循环泥浆泵来维持的。偷漏泥浆泵排出的高压钻井液
经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑。然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，在到达地面后经排出管线流入泥浆池，再经各种固控设备进行处理后返回上水池，最后进入泥浆泵循环再用。钻井液流经的各种管件、设备构成了一整套钻井液循环系统。 钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。随着钻井难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。钻井液最基本的功用有以下几点： 1、携带和悬浮岩屑 2、稳定井壁和平衡地层压力 3、冷却和润滑钻头、钻具 4、传递水动力 但是，钻井实践表明，作为一种优质的钻井液，又做到以上几点是不够的。为了防止和尽可能减少对油气层的损害，现代钻井技术还要求钻井液必须与所钻遇的油气层相配伍，满足保护油气层的要求；为了满足地质上的要求，所使用的钻井液必须有利于地层测试，不影响对地层的评价；此外，钻井液还对钻井人员及环境不发生伤害和污染，对井下工具及地面装备不腐蚀或尽可能减轻腐蚀。 一般情况下，钻井液成本只占钻井总成本的7%~10%，然而先进的钻井液技术往往可以成倍地节约钻时，从而大幅度地降低钻井成本，带来十分可观的经济效益。而聚合物钻井液是以某些有絮凝和包
塔里木常用钻井液体系简介
塔里木常用钻井液体系简介 塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主，油基钻井液只在少数几口井使用，一是为开发而进行的油基钻井液取心做业，二是用来解决极为严重的井下复杂情况，总的归纳起来大致有以下几种：不分散聚合物体系，分散型聚合物体系（即塔里木聚合物磺化体系），钾基（抑制性）钻井液体系，饱和盐水钻井液体系，正电胶钻井液体系，油基钻井液体系，”三低”正电胶钻井液体系。 1. 不分散聚合物钻井液体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种；既多元聚合物体系，复合离子型聚合物体系，阳离子聚合物体系。 塔里木不分散聚合物钻井液体系特点： （1）具有很强的抑制性。通过使用足量的高分子聚合物作为 絮凝包被剂，实现强包被钻削，在钻削表面形成一层 光滑的保护膜，抑制钻削分散，使所钻出来的钻削基 本保持原状而不分散，以利于地面固控清除，从而实 现低密度，低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂，携砂功能。通过控制适当的板土含量， 使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂， 携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青，超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能 够获得良好得泥饼质量。 （4）该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小，环空 粘度大，有利于喷射钻井，能使钻头水马力充分发挥， 钻速提高。 （5）低密度。低固相有利于实现近平衡钻井，
（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对地层所含粘土 矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。 2.配方(1).多元聚合物体系（2）.复合离子型聚合物 体系 材料名称加量材料名称 加量 扳土4% 扳土 4% KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-367 0.4-0.6% HPAN 0.15% XY-27 0.15% MAN101 0..1% JT-888 0.2-0.3 SAS 5.0% SAS 5.0 QS-2 2.0% QS-2 2.0% RH-3D 0.4-0.6% RH-4 0.3-0.5% RH-4 0.3-0.5% RH-3D 0.4-0.6 % （3）阳离子聚合物体系 材料名称加量 扳土4% SP-2 0.3-0.4% CSW-1 0.1%
钻井液种类简介
钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。 适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅
以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。 3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要，必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系 目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。 上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用； 各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。 一、膨润土浆（坂土浆） 1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。 2、常规膨润土浆配方： （1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土 （2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。 土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。 3、配置步骤 （1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。 （2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。 （3）室内小型实验，配制小样，检测小样性能。 （4）通过加重泵按实验合格的小样配浆，配浆前应用配浆水排替管线，配好后连续搅拌并用泵循环2-4小时，然后预水化24小时备用。 （5）如有必要，加入一定数量的护胶剂护胶，通常是加入0.1-0.3%CMC-LV或中小分子处理剂。 4、膨润土浆性能指标：
配制钻井液几种常用计算公式
配制钻井液几种常用计算公式 一、 配制水基钻井液所需材料的计算 1 配制定量、定密度的水基钻井液所需的粘土量 已知：钻井液重量＝粘土重量＋水重量 其中：钻井液重量＝11V ρ 粘土重量＝22V ρ 水的重量＝33V ρ 所以： 332211ρρρV V V += (1) 因为： 213V V V -= (2) (2)代入（1）则得: 整理后 ()322112ρρρρ--= V V …………………………(3) 又因 22ρW V = (4) (4)代入（3）整理后 W －粘土重量；V 1-钻井液体积；V 2-粘土体积；V 3-水体积； 1ρ－钻井液密度；2ρ－粘土密度；3ρ－水的密度； 2 配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量 水量＝欲配钻井液体积－所需粘土体积 其中：粘土密度 粘土重量所需粘土体积＝ 二、 调整钻井液密度所需材料 1 加重钻井液所需加重材料数量计算
（1）定量钻井液加重时所需加重材料的计算： 式中 W －加入的加重材料重量； 浆V －原浆体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－欲配的钻井液密度； 3ρ－加重材料的密度； （2）配制定量加重钻井液时所需加重材料的计算： 式中 W-所用加重材料的重量； V －欲配的钻井液体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－欲配的钻井液密度； 3ρ－加重材料的密度； 2 降低钻井液密度所需水量（或低密度钻井液量）之计算 式中 V －降低密度时需要的水量； 浆V －原浆体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－加水稀释后的钻井液密度（即要求的钻井液密度）。 三、 钻井液的循环容积 1 井筒容积计算(即井内钻井液量计算) （1）经验式 井眼内的钻井液量()2 1000/31井径井径＝井段?m m V
钻井液配方大全
钻井液配方大全 1、常见膨润土浆配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）膨润土增稠25-50 烧碱控制PH值0.7-1.5 CMC（选用）降滤失 1.0-3.0 2.0- 3.0 纯碱促进膨润土水化和 控制Ca2+含量﹤150mg/l
2、FCLS（铁铬木质素磺酸盐）钻井液配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）FCLS 降粘剂 5.0-15.0 CMC 降失水剂 2.0-4.0 PAC①降失水剂 2.0-4.0 淀粉类衍生物①降失水剂10.0-15.0 SPNH②高温降失水剂 5.0-20.0 SMP②高温降失水剂 5.0-20.0 RH-3 润滑剂10.0-30.0 烧碱PH调节 1.0-3.5 备注：①可代替和协同CMC使用； ②用于3500m或更深的深井。
3、钙基钻井液配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注石灰提供Ca2+10-20 用于石灰钻井液石膏提供Ca2+11-18 用于石膏钻井液FCLS 降粘剂3-12 供选择SMT 降粘剂，降失水剂6-14 SMC 降粘剂，降失水剂6-14 KHm 降粘剂，降失水剂6-14 CMC 降失水剂3-8 供选择PAC 降失水剂3-8 淀粉类衍生物降失水剂6-14 SPNH 高温降失水剂5-15 用于＞3500m的井SMP 高温降失水剂5-15 RH-3 润滑剂10-30 烧碱PH调节3-8
4、含盐量为8%-12%的盐水钻井液配方 材料和处理剂 功 用 用量（kg/m 3） 备 注 NaCl 提供NACL 按实际需求 FCLS 降粘剂 4-8 供选择 SMT 降粘剂，降失水剂 8-15 SMC 降粘剂，降失水剂 8-15 SMK 降失水剂 10-20 CMC 降失水剂 8-12 PAC 降失水剂 4-8 淀粉类衍生物 降失水剂 10-15 SPNH 高温降失水剂 10-20 用于＞3500m SMP-2 高温降失水剂 10-20 RH-3 润滑剂 15-30 烧碱 PH 调节 5-12 FT-1 井壁稳定 5-20 Defoam 消泡剂 0.1-0.3 QS-2 桥堵剂 40-60
钻井液体系和配方
钻井液体系和配方 不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1. 不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打, 有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2. 配方 3. 技术关键1.加大包被剂用量（17人〃井眼平均约3.5千克/米,127 4〃井眼约3.0 千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被, 抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。 2. 控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范 围为30?45克/升）。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3. 使用磺化沥青（2%和超细碳酸钙（2%改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。 4. 使用足量的润滑剂RH-3（0.5%?0.8%）及防泥包剂RH-4（0.3%?0.5%）,降 低磨阻，防止钻头泥包。 5. 使用适量的HPAN双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/ 小分子 聚合物的最佳比例2.5?3:1 ），降低滤失，有利于形成优质泥饼。 6. 不使用稀释剂。 4. 推荐性能 5. 使用环境 主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊 利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000以上的地层）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。 分散型聚合物体系——聚合物磺化体系 聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。 1.体系特点 1）具有良好的高温稳定性，抗温可高达180C以上，适用于深井段、超深井段钻井。 2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。
水基钻井液配方组合的回顾与展望
水基钻井液配方组合的回顾与展望 摘要：本文是对我国水基钻井液技术的发展的一篇综合分析及发展趋向。介绍及叙述了聚磺钻井液的形成过程、硬脆性泥页岩地层分析及处理措施、从半透膜机理发展出的4种新体系（聚多醇类，甲酸盐类，甲基葡糖苷，硅酸盐类）、无渗透钻井液、胺基钻井液配方的组成和处理剂的发展新技术，最后提出了几点展望意见。 关键词：水基钻井液配方组合回顾综述我国钻井液处理剂技术在几十年的 发展中有两次关键性的突破。一次是70年代在四川地区钻7000米的深井三磺钻井液处理剂的研制成功，解决了深井钻井的井壁稳定问题。另一次是80年代研制成功的多类型有机聚合物处理剂，解决了浅井膨胀性泥页岩地层的“井壁稳定”问题。通过多年摸索，最终形成了目前的“聚磺钻井液”模式和十几种常用的钻井液处理剂。 1聚磺钻井液的形成 上世纪50年代初我国的钻井液类型属于细分散型，不久(1952年)即开始向用钙（石灰、石膏）处理的粗分散阶段过渡；70年代中期，三磺处理剂（磺化丹宁，磺化酚醛树脂，磺化褐煤）的研制成功，为四川地区钻探7000米深井提供了保障，到现在仍为深井不可缺少的主要处理剂。80年代初全国开展了“不分散低固相聚合物”钻井液的攻关工作，以丙烯酰胺或丙烯腈为主要原料的产品如雨后春笋，很快研制出了十几个品种，最终解决了钻浅部地层（2500m以上）、富含蒙脱土地层的膨胀、缩径等问题，进而形成了以“聚合物钻井液”命名的钻井液。但是这一钻井液不能适应井深超过2500m的地层，当进入伊利石含量较多的硬脆性地层时，所用钻井液就不能“不分散”了，必须加入某些磺化物或分散性类处理剂。当时为了克服各地区使用钻井液时出现的问题，全国开展了各种探索攻关课题。80年代由原石油部钻井司组织了一个全国性的基础课题,即“钻进地层和油层岩石矿物组份和理化性能的研究及分区分层钻井液标准设计的研究”。这一课题有全国19个油田和一个科研单位参加，共分析了全国的2万多块泥页岩，历时8年，综合后拟定了我国的“钻进地层的分类方法”和各地区的“分区分层的标准钻井液设计”。当时的想法是通过深入全面的地层岩石矿物分析和理化性能分析，拟定各地区的钻井液标准配方,以解决当时各油田遇到的井壁稳定问题但是对各地区的标准钻井液设计进行综合分析后却意外地发现：尽管全国各油田所处地区不同，地层性质有差异,但在钻井液技术的对策方面却有明显的规律可循,而且惊人地相似。 2硬脆性泥页岩地层分析及处理措施 尽管已经形成了较成熟的水基钻井液配方组合模式（聚磺钻井液），但还是不能得心应手，时有事故发生。这时开展了全国性的硬脆性泥页岩稳定问题科研攻关工作（列入中石油总公司的研究课题）。（根据已发表的30多篇文献）有关硬脆性泥页岩的主要观点和建议归纳如下。 （1）“七五”期间，由原石油部钻井司组织开展了“钻进地层和油层岩石矿物组成和理化性能的研究及分区分层钻井液标准设计的研究”课题[1]，对全国19个油田的钻进地层和油层岩石矿物组成和理化性能作了全面、系统的剖面分
常用钻井液材料
常用钻井液材料 一膨润土类 一、组成 膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物（如长石）风化沉积形成的，其组成为 1、粘土矿物：蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石，钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石，含量在70%以上。 2、砂子：石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。 3、染色物：木屑、树叶及腐质物起染色作用，膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色，就是这个原因。 4、可溶性盐类：碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。 二、分类 膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。 1、钙基膨润土：造浆率8-12立方米每吨。 2、钠基膨润：造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土：通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率，达到钠基膨润土性能指标。 三、作用及用途 1、堵漏：黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。 2、护壁：在井壁上形成泥饼，减少钻井液内的水份向井壁渗透，起到保护井壁稳定的作用。 3、携砂：配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内，将井内掉块、岩屑顺利携带出井外，保持井内干净。 4、配治塌泥浆：井壁长时间浸泡发生垮塌，常规泥浆仍不能维护井壁时，就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。 5、配加重泥浆：遇到涌水或高压油气层时，都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。 6、配完井液和封闭浆：为顺利测井，完钻时需配完钻液；在易塌井段需配封闭浆，这些都需加膨润土。 四、影响膨润土性能的因素 1、原矿质量：原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素，蒙脱石含量越高，膨润土造浆率相应地就高。 2、粒度：粒度越细造浆率相应的就越高，反之亦然。 3、添加剂：合理地加入分散剂，会明显改善膨润土的性能。 4、水质：膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。 五、简单测试 1、造浆率：1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨，就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管（100毫升）中，24小时胶体率在95%以上。 2、漏斗粘度：用马氏漏斗测其粘度，一般不低于28秒。 3、失水量：用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于 18ml/30min。 4、含砂量：将100克膨润土加到1000克水中搅拌30分钟，再加1000克水搅拌30分钟静止30分钟。将沉淀物上面的泥浆全倒掉，然后用水再洗两次，把最后的砂子烘干，称其重量，即膨润土含砂量，含砂量小于5%为合格品。 二加重材料
钻井液
简答题： 1、钻井液是如何让分类的？P2-3 答：钻井液按密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液；按其黏土水化作用的强弱可分为非抑制型钻井液和抑制型钻井液；按其固相含量的多少，将固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液；根据分散（流体）介质不同，分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液四种类型。 2、主要钻井液类型有哪些？ P3-5 答：主要钻井液类型有：（1）分散钻井液；（2）钙处理钻井液；（3）盐水钻井液和饱和盐水钻井液；（4）聚合物钻井液；（5）钾基聚合物钻井液；(6)油基钻井液；（7）气体型钻井流体；（8）合成基钻井液；（9）保护油气层的钻井液；（10）不侵入地层钻井液。 3、膨润土在钻井液中的主要作用是什么？P31 答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。 4、常用配制钻井液的粘土有哪些？P31 答：钻井液常用粘土有膨润土、抗盐粘土（包括凹凸棒石粘土、海泡石粘土等）及有机膨润土。 5、钻井液的功用有哪些？P5 答：钻井液的功用：（1）携带和悬浮岩屑；（2）稳定井壁；（3）平衡地层压力和岩石侧压力；（4）冷却和润滑钻头；（5）传递水动力；（6）获取地下信息。 6、配制泥浆的膨润土的主要作用有哪些？P31 答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。 7、什么是压力激动？ 答： 8、简述钻井液的循环过程. P5 答：钻井液的循环是通过钻井泵（俗称泥浆泵）来维持的。从钻井泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，返回地面后经排出管线、振动筛流入泥浆池，再经各种固控设备惊醒处理后返回水池，进入再次循环，这就是钻井液的循环过程和循环系统。
钻井液种类简介精编
钻井液种类简介精编 High quality manuscripts are welcome to download
钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。 适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在
保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要，必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。 5、应充分水化配制钻井液用膨润土。
泥浆的配置方法
泥浆的配置方法 泥浆的配置方法 旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技 术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。在好的地层段施工（如在黄粘土层地段）进行旋挖钻孔施工可米用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。在特殊地层段施 工如砂层（粗砂层和细砂层）、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时，工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。在使用过程中，还要继续不断地进行泥浆制作，若是遇到含沙量大，砂砾石及流砂的地层施工，这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。 一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类 通常情况下，在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造，造浆时灰尘弥漫，不但污染环境且对人身也有一定伤害，所消耗膨润土最少
也得用几十吨甚至上百吨，既是用量这么大但护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，普通地层孔内沉渣量也在2?3米是很常见。 膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。前两者质量较好，大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。但对地层适应性较差 实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg水：20kg 土:8kg 碱的配比量进行进场造浆，添加碳酸钠（Na2CO3进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10?15cm范围内方可灌注。由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成经济损失25万元。 目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论用量：为8%,即8 kg的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低3% ~5%，较差的膨润土用量为水的12%左右。为了增强膨润土浆液的护壁效果就得配合外加剂来配制泥浆进行护壁。针对上述情况现就对泥浆原料及外用添加剂性能要求详解如下： （一）、泥浆原料粘质土的性能要求 一般可选用塑性指数大于25,粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50 %的粘质土制浆，这类地质在我国分布不多，目前土质最好产地是辽宁、山东、河南省份
钻井液的作用
聚 乙 烯 醇 在 钻 井 液 中 的 应 用 班级：10油田化学三班 姓名：李涛涛
聚乙烯醇，英文名称2： polyvinyl alcohol，viny)alcohol polymer，poval，简称PVA，分子式： [C2H4O]n 摘要：主要讲述了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明，胶乳加量增大时，油井水泥浆的失水量迅速变小，稠化时间延长，初始稠度减小，游离水得到有效的控制，水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明，聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况，调节其稠化性能，改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置，实验证明所提出的测定方法是可行的。 首先聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能,研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。 高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用,其地位日益突出,对提高固井质量起到了重要的作用.该文较详强的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念,综述了前人的研究成虹,研制出了新型聚合物胶乳水泥体系,同时设计了相应的特种实验仪器.该文重点研究了水溶性聚合物-聚乙烯醇作为油井水泥外加剂的一些行为特征,同时研究了配套组分对聚合物水泥浆体系的性能影响.聚乙烯醇水溶液与硼砂在碱性条件下交联是该文 研究应用的最基本原理之一,聚乙烯醇与硼砂交联形成了一定的网状结构,加入的有机酸组分参加进一步的交联,使之形成了立体柔性的网状交联结构,这种结构吸附到水泥颗粒上,阻碍和束缚了水泥浆中自由水的运移,同时这种交联吸附性质使水泥浆体系在压差作用下能够在滤失界的目的,减少了水泥石的表观和 内部体积由于失水而造成的收缩,同时也对地层流体的外窜起到了封堵作用,保证了水泥浆在井下的正常凝固.另外聚乙烯醇与其他组分的配合作用,使水泥浆体系还具备了"直角稠化","零自由水"和剪切稀释等特性.该文发展了油田固井工程中的防窜理论,在水泥外加剂的研究方面达到了一个新的水平.在现场试验和推广应用过程中为解决大庆油田的高压层固井、水平井固井,地矿部浅气层固井和渤海海上深层气层固井问题起到了重要作用. 聚乙烯醇用作石油及天燃气钻井、固井过程中的降失水添加剂增强水泥浆保水作用防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水，对缓凝时间和抗压强度影响小，并有效防止气窜用作石油及天然气钻井过程中的防塌添加剂，能有效阻止钻井液滤液浸入泥页岩，从而达到防止井壁失稳甚至井壁坍塌的作用聚乙烯醇的抑制防塌性能是长久有效。聚乙烯醇等是我国近年来研究应用最广的堵水调剖剂，包括合成聚合物、自然改性聚合物、生物聚合物等。它们的共同特点是溶于水，在水中有优良的增粘性，线性大分子链上都有极性基团，能与某些多价金属离子或有机基团（交联剂）反应，天生体型的交联产物冻胶，粘度大幅度增加，失往活动性和水溶性，显示较好的粘弹性。 聚丙烯酰胺的大量应用，给化学堵水调剖技术开创了新局面。将聚丙烯酰胺水解后溶于水，混进甲醛或306树脂（多羟基的三聚氰胺酰化物），在酸性条件下，缩聚天生冻胶。本剂适合层间或层内纵向渗透率差异较大但油层无裂缝
泥浆的配置方法
精心整理 泥浆的配置方法 旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。在好的地层段施工（如在黄粘土层地段）进行 量也在 泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。但对地层适应性较差。 实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg水：20kg土:8kg碱的配比量进行进场造浆，添加
碳酸钠（Na2CO3）进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成经济损失25万元。 目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理 ~5﹪， Na2OH3 1 中。目前厂家销售价大约350元/吨左右。 2、钙基膨润土性能分析
钙基土的性能与钠基土等同，都具有优良的分散性和膨胀性，但它的造浆率略低于钠基土，低失水率量及胶体性能和剪切稀释能力所以也被广泛用在钻井工程当中。目前厂家销售价大约300元/吨左右。 3．锂基膨润土性能分析 锂基膨润土是根据天然锂蒙脱石的结构性质改性合成的产品，状为含锂铝硅酸盐的 1、 ~0.1﹪。 2、FIC 3、 4、碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱，它的作用可使PH值增大到10，泥浆中PH 值过小时，粘土颗粒难于分解，粘度降低失水量增加流动性性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀，若PH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化，粘土颗粒之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8~10为宜可增加水化膜厚度，
泥浆的配置方法
泥浆的配置方法 旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。在好的地层段施工（如在黄粘土层地段）进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。在特殊地层段施工如砂层（粗砂层和细砂层）、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时，工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。在使用过程中，还要继续不断地进行泥浆制作，若是遇到含沙量大，砂砾石及流砂的地层施工，这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。 一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类 通常情况下，在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造，造浆时灰尘弥漫，不但污染环境且对人身也有一定伤害，所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨，既是用量这么大但护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，普通地层孔内沉渣量也在2~3米是很常见。 膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。前两者质量较好，大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。但对地层适应性较差。
实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg水：20kg土:8kg 碱的配比量进行进场造浆，添加碳酸钠（Na2CO3）进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成经济损失25万元。 目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论用量：为8﹪，即8㎏的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低3﹪~5﹪，较差的膨润土用量为水的12﹪左右。为了增强膨润土浆液的护壁效果就得配合外加剂来配制泥浆进行护壁。针对上述情况现就对泥浆原料及外用添加剂性能要求详解如下：（一）、泥浆原料粘质土的性能要求 一般可选用塑性指数大于25，粒径小于的粘粒含量大于50﹪的粘质土制浆，这类地质在我国分布不多，目前土质最好产地是辽宁、山东、河南省份为主。 当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2OH3（俗称碱粉或纯碱）、NaOH（氢氧化钠）或膨润土粉末以提高泥浆性能指标。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的﹪~﹪。 （二）、泥浆膨润土的性能、用量和价格 1、钠基膨润土性能分析