钻井液处理剂(全)
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钻井液完井液技术手册(09)
1.3.4页岩抑制剂 实际上，钻井液中所用的所有的处理剂在钻井过程中的主要作用只有两个，一个作用是维护钻井液性能稳定，另一个作用是保证井眼稳定。这种起稳定井眼作用的处理剂就称之为页岩抑制剂，又称页岩抑制剂。页岩抑制剂的作用是防止页岩水化膨胀和分散引起的井壁坍塌、破裂和掉块，以防造成钻井事故。 1.3.5.1钻井液和泥页岩的水化作用 钻井液对泥页岩的化学作用，最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁应力状态的改变。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性质，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，体积增加，若这种膨胀受到约束便会产生膨胀压，从而改变近井壁的应力状态。如何将钻井液对泥页岩的化学作用带来的力学效应定量化，并将其同纯力学效应结合起来研究井壁稳定问题；F.K.Mody 和A.H.Hale 认为，钻井液和泥页岩间存在的活度差驱使钻井液中的自由水进入泥页岩，从而使近井壁地带的孔隙压力增高，岩石强度降低。井内水进入泥页岩主要受钻井液与泥页岩井壁间的孔隙压力差和化学势差的控制。 钻井液与泥页岩间化学势差引起的孔隙压力变化为： 式中：λ-有效半透膜系数，R -气体常数，T -绝对温度，V -水的偏莫尔体积，A S 、A m -分别为泥页岩和钻井液的水活度，P -钻井液液柱压力，P p -远场孔隙压力，?μ-化学势差。 如果?μ大于零，即井眼水化学势大于孔隙水化学势，井眼水就可以进入岩石孔隙内，从而使泥页岩吸水后产生水化膨胀，且井壁的孔隙压力增大，岩石的强度降低，不利于井壁稳定。反之，泥页岩产生解吸脱水，使井壁的孔隙压力减小，岩石强度增大，有利于井壁的稳定。因此，从活度平衡的理论出发，要求降低钻井液中水的活度。这可以通过控制调节钻井液中不同盐的含量或使用特殊的处理剂来改变钻井液中水的活度。钻井液中水的活度可以通过实验来测定出来，而泥页岩中水的活度却较难确定，一般可以通过地层条件下泥页岩的含水量来测定。具体做法是：用已知不同活度的溶液在恒湿气中与页岩达到活度平衡后（至少静置15天），测定页岩的吸水量，再绘制该页岩的吸水量与其活度的等温关系曲线。在已知地层水成分和矿化度的情况下，将岩样置于恒湿器中与溶液达到活度平衡后测定页岩的含水量。然后和曲线相对照即可得出页岩中水的活度。 不过该模型只反映了井壁岩石与钻井液直接接触所产生的水化现象，而未能描述井壁内岩体中水化过程的应力变化。 p m s P P P A A V RT -=?±==?)/ln(λμ
常用钻井液处理剂及作用
常用泥浆药品及作用 一、聚合物类 1、聚丙烯酰胺（PAM） 作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。 2、聚丙烯酸钾（K-PAM） 作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。 3、螯合金属聚合物（CMP）作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。 4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1）作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达 到防塌的目的。 5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV） 作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。 6、增粘降失水剂（KF-1） 作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。 7、非极性防卡润滑剂（BLR-1） 作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。 二、细分散类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。 1、羧甲基纤维素钠盐（CMC） 作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。 2、烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。 4、纯碱（Na2CO3） 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。 5、防塌润滑剂（FT-342或FT-1）作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 6、硅氟防塌降虑失剂（SF）作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 7、封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1）作用：提高低固相钻井液的动切力。 8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性 三、堵漏剂 1、单向压力封堵剂（DF-A）作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。 2、综合堵漏剂（HD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 3、桥塞堵漏剂（QD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 四、加重剂 1、石灰石粉（CaCO3） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度不 超过1.30g/cm3的钻井液。 2、重晶石粉（BaSO4） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度 2.00g/cm3以上的钻井液。 常见膨润土浆配方
钻井液常用处理剂的作用机理(一)概要
钻井液常用处理剂的作用机理（一） 钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多，为了使用和研究方便将按其功能进行分类。 根据2006年API钻井液处理剂分类方法，将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。共计18类。其中润滑剂/解卡剂合并，另外增加了水合物控制剂 我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂分为16类，分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。 这16类处理剂所起的作用不同，但在配制和使用钻井液是，并不同时使用这些处理剂，而是根据现场需要选择其中的几种。下面对这16种处理剂进行介绍。 1 粘土类 粘土的本质是粘土矿物。粘土矿物是细分散 的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿 物的总称。粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性 质，它是最活跃的组分。晶质含水的层状硅酸盐矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；含水的非晶质硅酸盐矿物：水铝英石、硅胶铁石等。 1.1 粘土矿物的两种基本构造单元 1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片 硅氧四面体：有一个硅原子与四个氧原子，硅原子在四面体的中心，氧原子在四面体的顶点，硅原子与各氧原子之间的距离相等，其结构见右图。 图1硅氧四面体结构 硅氧面体晶片：指硅氧四面体网络。硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成，其立体结构见右图。 图2 硅氧四面晶片结构图 1.1.2 铝氧八面体与铝氧八面体晶片
钻井液处理剂作用原理-蒲晓林
水基钻井液及处理剂作用机理 蒲晓林 课程简介 本课程是“泥浆工艺原理”、“深井泥浆”的后续课程，是根据钻井液化学研究方向总结、整理的课程。着重从钻井液工艺性能和胶体化学的角度讲述钻井液处理剂作用原理。 1．课程特点 （1）课程目前还在完善中。 ①国外：对处理剂应用阐述多，作用机理研究少，在此研究领 域还没有这样一门专门课程； ②国内：近年来文章多，文献报道多，但不系统，各说各的； ③关于此方面的研究：大都以产品、专利出现，有关理论研究 的报道较少，尤其是许多研究还触及到许多商业秘密。因此，许多单位从机理出发，从理论出发去开发产品不多，缺乏理论指导。例如：中山大学、天津大学、山东大学、成都科大。 全国：产品成系列的仅两家：我院和勘探开发研究院。 根本原因：机理不清楚，研究失去方向。 （2）本课程主要从钻井液的发展和类型的角度讲述处理剂的作用机理。使学者掌握各种处理剂在不同钻井液条件下的作用原理和用途。 2．课程主要任务 ①分析、揭示水基钻井液作用机理，学习进一步深入研究这种作用机理的方法和思路；②讲述目前主要使用的国内外钻井液处理剂的作用机理。引导机理研究入手，力求把处理剂研究、研制理论化、条理化，为有目的地、有针对性地研制处理剂和研究新型
钻井液体系创造条件； ③从研究机理入手，掌握使用规律。更好地指导产品应用和质量提高，把处理剂研制、生产和应用规律有机地结合起来。3．课程的主要内容和思路 （1）核心内容 ●处理剂作用机理及其对钻井液宏观性能的影响； ●处理剂作用性质和作用效果的实验研究方法。 （2）处理剂研究的一般思路 ①从钻井工程对钻井液性能要求出发研究处理剂 适应钻井工程、地质勘探及其技术发展，钻井液性能应具备的性能要求；钻井工程、地质勘探技术发展同钻井液技术发展的相互促进关系。 ②考虑如何选用处理剂实现钻井液作用效能 通过什么样的（运用）处理剂，起什么作用，作用规律（机理）是什么？ 具有实现钻井液作用效能，处理剂应具有的性质， ——如水溶性、抗盐性和抗温性，同粘土的作用规律等等。 ③钻井液性能、作用效能要求与处理剂分子结构的关系 处理剂分子结构组成、分子量、分子链型、基团种类、比例、处理剂分子构象等等。 ——最终落实到处理剂的分子结构设计。 ④处理剂的合成、研制 要实现处理剂分子结构设计，所需的化学途径、合成工艺路线、合成条件。 ⑤处理剂应用规律和效能评价 处理剂效能评价的原则：满足优质、安全、低成本钻井、完井
钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述
钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述 一处理剂类型和作用 1、人工钠土 我国钙搬土资源非常丰富，我们的科研人员研制成人工钠搬土，建立了生产车间生产流水线，将钙搬土加工活化变成完全符合标准的钠搬土，其性能已能赶上美国商品土的指标，如表l所示。现在已经投产可以大量供应商品土，价格比国际市场价格低廉。比用钙土粉在现场改性价格便宜而性能优越。如表2所示： 表1 国家粘度计读数 R600 动塑比 YP／PV API失水 FL API规范>30 <3 <13.5 MIL GEL(美) 53.4 1.64 12.4 MAGCO GEL(美) 118.6 3.6 12.6 KONIGE一3V(日) 59 1.8 12.3 中国NaViL 50 1.7 9.5 (注：动塑比及失水为更重要的指标) 表2 产地 搬土类型粘度计读数 R600 视粘度 AV 动塑比 YP／PV 失水量 FL 山东钙土加碱23.6 11.8 1.36 15.4 高阳人工钠±30.6 15.3 2.36 10 山东钙±加碱 20.6 10.3 1.38 18 付马营人工钠土5O 25 1.70 9.5
我国还有极为丰富的海泡土及凹凸棒土资源，经加工其成品质量已达到标准。这两种土可用于高温地热井，盐类地层钻井及海上钻井。 2，润滑剂： 金刚石钻进使用的润滑剂，除使用传统的皂化溶解油，太古油外，还有癸脂酸钠，松香酸钠等，如：RY特效润滑剂，是当前使用较理想的金刚石钻探润滑剂，属于阴离子表面活性剂。 3、聚丙烯酸盐类处理剂： 不分散低固相泥浆中采用的一种双作用的泥浆处理剂～选择性絮凝剂：对无用固相絮凝，而对有用固相增效。理想的选择性絮凝是不易达到的。但是我们选用聚丙烯酸盐类处理剂，在钻探实践中收到良好的技术经济效益。具有流变性好、防塌，润滑性好等优点。其中： 部分水解聚丙烯酰胺（PHP）：本产品为白色或淡黄色粉末，水溶性好，能抑制泥页岩的水化作用和提高钻井液的粘度，是钻井液用强力包被剂。 水解聚丙烯腈胺盐(NH4-HPAN)：是一种钻井液用降滤失剂；含有-COOH、-COONH4、-CONH2、-CN等基团，分子量在10000～50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流变性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力；由于NH4在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果聚丙烯晴钠盐(HPAN)：优良的降失水剂，能大幅度低失水而粘度效应很小，反絮凝作用小，能与PHP配合使用，抗盐、抗钙能力强，可作用海水，饱和盐水泥浆的降失水剂、且热稳定性好，可作高温降失水剂， 聚丙烯晴钙盐（CPAN）：为腈基、酰胺基、羧钙基、羧钠基等共聚物。主要用于不分散低固相聚合物钻井液的降滤失剂，并能改善泥饼质量，抗温、抗钙、盐污染及改善流型等作用。 磺化聚丙烯酰胺（SPAM）为磺化体，具有耐温、降失水、减阻作用，降摩擦效果良好。广泛用作煤田、油田钻井的降失水剂和油田防塌剂。在现场应用中可解决其它泥浆类型未能解决的坍塌、掉块及局部黄铁矿高离子污染的问题 4、纤维素类 羧甲基纤维素钠(CMC)：有高粘、中粘，低粘不同品种。高粘CMC主要用于增粘，而中粘、低粘CMC用于降失水。
常用钻井液料及其功用
一、稀释剂 泥浆稀释剂，或分散剂，通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度（见图1）。稀释剂吸附粘土层，因此破坏了层间的引力。加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。 大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。与无机稀释剂相比，有机稀释剂可用于高温条件下（铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂，但是不适合用于环境敏感地区）。有机稀释剂通常会有助于滤失控制。 聚合；絮凝；（面对面）；（边对面）；（边对边）；解胶；抗絮凝 图. 1粘土颗粒的连接 无机稀释剂包括焦磷酸钠（SAPP）、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。无机稀释剂在低浓度情况下是有效的，但是通常只用于150oF的温度以下。它们的应用一般局限于氯化物浓度低和pH值低的淡水粘土泥浆。 长期以来，水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用，其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。钻井作业中钻屑不断混进泥浆中，那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用机械的方式清除。 应当定期添加水到水基泥浆中，以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。如果不补充水，那么由于固相浓度增加，粘度就会上升。而化学方式的降粘效果不佳。在没有添加重晶石或膨润土的情况下，塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。 磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用，因此，它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶置换，它可使片晶相互排斥，最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。 在被严重污染的离子环境中，磷酸盐的使用是有限的。如果有自由的钙离子或镁离子存在，不论其数量多少，都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。由于清除了可用的磷酸盐，这就限制了降粘能力。 表2列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐
钻井液处理剂作用机理1
钻井液配浆材料与处理剂 一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。 钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。目前主要有以下两种分类方法。 第一类分类方法是按其组成分类。通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。 第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)； (3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)； (11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。 这16类处理剂所起的作用各不相同，但在配制和使用钻井液时，并不同时使用这些处理剂，而仅仅根据需要使用其中的几种。有时，一种处理剂在钻井液中同时具有几种作用。例如，有的降失水剂同时兼有增粘或降粘作用，絮凝剂同时兼有增粘剂的作用等。本章将以上两种分类方法结合起来，除介绍常用的配浆原材料和无机处理剂外，重点介绍几类重要的有机处理剂，即降粘剂、降滤失剂、页岩抑制剂、絮凝剂和堵漏剂等。 钻井液配浆原材料 一、粘土类 膨润土是水基钻井液的重要配浆材料。有的文献将膨润土定义为具有蒙脱石的物理化学性质，含蒙脱石不少于85％的粘土矿物。评价膨润土好坏的标准是造浆率，即每吨膨润土可以配制粘度为15mpa·s的钻井液的体积数，m3。一般要求1 t膨润土至少能够配制出粘度为15mpa·s的钻井液16m3。钠膨润土的造浆率一般较高，而钙膨润土则需要通过加入纯碱使之转化为钠膨润土后方可使用。目前我国将配制钻井液所用的膨润土分为三个等级：一级为符合API标准的钠膨润土；二级为改性土，经过改性符合OCMA标准要求；三级为较次的配浆土，仅用于性
常用钻井液处理剂的名称及主要作用
常用处理剂的名称及主要作用
2 纯碱Na2CO 3 改善水质、土质、沉除钙离子。 3 烧碱NaOH 提高动切力、提高PH值。 4 随钻堵漏剂ZD-1 预堵漏、堵漏。 5 复合堵漏剂HD-1 堵漏。 6 羧甲基纤维素钠盐(高) HV-CMC 提高粘切、与钙离子产生沉淀。 7 羧甲基纤维素钠盐(低) LV-CMC 降低滤失量，改善泥饼质量，与钙离子产生沉淀。 8 复合离子丙烯酸盐SD-17W 抗钙、提粘切、絮凝抗温。
9 阳离子沥青粉CAS-2000 防塌。 10 钻井用特种性能调整剂SD-21 降低滤失量，抗污染。 11 防塌润滑剂SD-20 防塌、润滑、降粘度、降滤失量。 12 水解聚丙烯腈铵盐NH4-HPAN 降滤失量，改善流型。 13 悬浮性水解聚丙烯酰胺DPHP 不分散低固相体系页包被抑制剂絮凝剂 14 磺化酚醛树脂SMP 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。 15 阳离子褐煤PMC 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。 16 钻井液强包被剂FA367 絮凝剂。 17 石灰石粉CaCO3 加重、堵漏、预堵漏。 18 腐植酸钾KHm 防塌、降粘度、降滤失量、能容纳较高的固相含量。 19 氯化钾KCL 用于钾基钻井液中含量要大于90%，提供钾离子能容纳较高的固相含量。 20 正电胶干粉MMH 防塌、提高动切力。 21 锯末堵漏。 22 水泥堵漏。 23 麦秸堵漏。 24 红胶泥堵漏。 25 磺化单宁SMT 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子。 26 黄河二号HSHY 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子。 27 氢氧化钾KOH 提供钾离子，提高PH值。 28 水解聚丙烯腈钾盐K-HPAN 防塌、降滤失量、调整流型、用于钾基钻井液。 29 聚丙烯酸钾KPAM 防塌、絮凝。 30 聚丙烯酰胺PAM 絮凝。 31 无荧光封堵防塌剂TDW-2 抗高温，封堵防塌，稳定井壁，降滤失量，能容纳较高的固相含量。 32 磺化褐煤SMC 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。 33 多功能处理剂降滤失量、润滑、防塌。 34 多功能固体润滑剂HFT-102 降滤失量、润滑、防塌。 35 SL-1 降滤失量。 36 SL-2 降滤失量、提粘切。 37 原油润滑、解除卡钻。 38 石灰CaO 处理碳酸根、碳酸氢根污染。
钻井液性能要求及处理剂类型和作用
钻井液性能要求及处理剂类型和作用 一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。 金刚石绳索取芯钻进用钻井液，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。 金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。 为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。 我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果。 要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。 在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。此外，滤液的成分对护壁有重要影响。滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。为控制失水常加入多种降失水剂。 固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。 煤田金刚石绳索取钻进通常用低固相泥浆，固相含量可由比重观测。一般要求固相含量(体积)在4%以内，泥浆比重在1.06以下。 控制固相的方法有二；一是采用物理、化学的方法，即使用具有选择性絮凝的处理剂对钻屑起絮凝作用，而对搬士起增效的作用，或使用具有抑制性的处理剂，抑制钻屑的分散；二是采用机械的方法控制固相，安装机械净化设备。岩心钻探不能采用石油钻井的净化设备，必须按本身的特点发展净化装置。 一人工钠土、处理剂类型和作用
第二章钻井液处理剂
第二章钻井液处理剂 一、稀释剂 （1）稀释剂是指能解除钻井液稠化的化学剂。钻井液稠化的主要原因是钻井液中固相颗粒过多及粘土颗粒形成网架结构。在含有聚合物的钻井液中，聚合物长链分子和粘土颗粒作用，或聚合物分子间相互作用形成网架结构也会引起钻井液粘切增大。无机电机质的污染，使粘土颗粒水化层变薄也易形成空间网架结构导致钻井液增稠。（2）稀释剂的作用机理 稀释剂的稀释作用首先是通过试剂吸附在粘土颗粒的边-端面上，拆散或削弱了粘土颗粒形成的网架结构达到稀释作用。同时，由于稀释剂具有较强的吸附能力及与聚合物分子形成化和物等作用，可使吸附在粘土颗粒上的长链聚合物分子解吸，从而起到稀释的作用。 单宁碱液 单宁存在于植物的根、茎、叶、皮、果壳和果实中，是多元酚的衍生物，属弱有机酸。单宁水解生成的双五倍子酸、五倍子酸在NaOH溶液中生成双五倍子酸钠、五倍子酸钠，统称为单宁酸钠或单宁碱液，在钻井液中起降粘作用。 单宁碱液的降粘机理 单宁类降粘剂主要是通过拆散结构而起到降粘的作用，它主要降低动切力，对塑性粘度影响较小，其它分散型降粘剂的作用机理均与之相似。 由于降粘剂主要在粘土的端面上起作用，因此与降滤失剂相比，一般
用量较少。 单宁类降粘剂的特点 单宁碱液在高浓度的无机盐溶液中会发生盐析或生成沉淀，失去降粘效果,其抗盐、抗钙能力差。单宁酸钠含有脂键，高温下易断裂,其抗温能力在100~120°C。 为提高单宁酸钠的使用效果，常通过磺甲基化制得磺甲基单宁（SMT），其抗温能力在180~200°C，加量0.5 ~1%,抗钙达1000ppm,抗盐效果差,小于1%。 铁铬木质素磺酸盐（FCLS） 简称铁铬盐，是有含有大量木质素磺酸盐的纸浆废液制成。由于铁铬盐分子中含有磺酸基，Fe3+和Cr3 +与木质素磺酸盐形成了稳定的螯合物。所以FCLS是一种具有抗盐、抗钙能力强的稀释剂，其热稳定性高，可抗150?以上的高温。由于铁铬盐具有弱酸性，因此必须配合烧碱使用才能发挥良好的稀释作用。 FCLS的使用及存在的问题 在钻井液中FCLS的加量为0.3-1%，加量较大时其降滤失的作用较显著。铁铬盐钻井液泥饼磨擦系数较高，在用水中钙，镁含量较高时易产生泡沫，可用少量硬脂酸铝、甘油聚醚等消泡剂以消泡，也可用原油消泡。铁铬盐稀释效果好，抗盐、抗高温能力强。但使用时需要PH值较高（>10），不利于井壁稳定，另外铁铬盐含重金属铬,在制造和使用过程中易污染环境,对人身体有害因此被逐步淘汰。 水解聚丙烯腈铵盐（NH4-NPAN）
泥浆材料及处理剂大全
磺化酚醛树脂SMP 【中文名称】磺化酚醛树脂SMP；泥浆处理剂SMP 【英文名称】sulfonated phenolic resin SMP 【性状】 玫瑰红透明粘稠液体。 【溶解情况】 可溶于10微升/升盐水。水不溶物<3%。水含量<7%。 【用途】 是水溶性树脂，能耐高温、降失水，同时有防塌、控制粘度的作用，抗盐性能也好。用作油田钻井泥浆的降失水剂。 【制备或来源】 由苯酚、甲醛与亚硫酸氢钠进行缩合和磺化，再与水进行树脂化和络合反应制得。 【其他】 粘度（80℃，涂-4杯）〉80秒，固体含量〉45%，pH值10。 钻井液处理剂大全 1、造浆材料 2、加重剂 3、降失水剂 4、增粘剂 5、页岩抑制剂 6、降粘剂 7、絮凝剂 8、润滑剂 9、抗高温剂10、堵漏剂 11、杀菌剂12、消泡剂13、解卡剂14、缓蚀剂15、其它 一、造浆材料 代号名称组成功能推荐加 量% 膨润土 （bentonite） 蒙脱石 通称坂土，以其吸附的阳离子而 分为钠土(sodium bentonite)和钙 土(caleium bentonite)，天然钠土很 少，多经Na2CO3或NaOH改造成 人工钠土(modified bentonite)。钠 土在淡水中水化而分散成较细胶 粒，形成低渗透泥饼，降低失水， 3.5～5.5
粘土片表面带负电荷而其端边带 正电荷浮想形成卡片状网状结 构，产生一定结构强度，提高粘 切（静电引力作用），不宜用于饱 和盐水钻井液。 NV-1 人工钠土蒙脱石同上 3.5～5.5 累托石 3.5～5.5 HL-Z 抗盐土凹凸棒石土，海泡 石土，富含镁的纤 维状粘土矿物 表面电荷浓度低比表面积亦低其 悬浮体流变特性主要取决于其长 纤维条间力学的干扰作用而不是 颗粒间静电引力产生的。 4～6 评价土高岭石用于评价CMC,CMS等产品性能 ZAL-1，2 AT 801 812 821 4602 有机土 （organophilic clay） 是在油中分散的亲 油性粘土，是钠土 经过阳离子型表面 活性剂处理使其表 面性能改变为亲油 的特种土 作油基钻井液，油包水钻井液配 浆材料，调节其粘切稳定胶体降 低失水，用作油基组分解卡剂 2～8 JFF 聚腐复合泥浆 粉 二、加重剂 代号名称组成功能推荐加 量% BaSO4重晶石BaSO4白色粉末常温密度4.2～4.6g/cm3,可将 钻井液密度配到2.0g/cm3以上 CaCO3石灰石粉CaCO3, 白色粉末常温密度2.2～2.9 g/cm3，不溶 于水而可溶于含CO2的水，生 成Ca(HCO3)2。可溶于盐酸等 无机酸，常用于油基钻井液或 完井液的加重剂，以减轻对油 层的污染 PbS 方铅矿粉 （硫化 铅） PbS，铅灰色，性脆易碎，密度大 硬度低 常温密度7.5～7.6 g/cm3，不溶 于水和碱而可溶于酸，利于油 井酸化 Fe3O4磁铁矿粉 （四氧化 三铁） Fe3O4，黑色微带蓝色，有强磁性常温密度4.9～5.9 g/cm3，不溶 于水、乙醇和乙醚而可溶于 酸，使用时应消磁，但硬度太
钻井液处理剂
钻井液处理剂 为了满足钻井工艺的要求，单靠使用清水和机械设备来调整和控制钻井液性能是远远不够的，必须在钻井液使用各种各样的化学处理剂。就生产中常用的钻井液无机处理剂，有机处理剂和表面活性剂有如下类型： 一、无机处理剂 1、氢氧化钠（NaOH），氢氧化钠俗名烧碱、苛性钠，常温下密度为2.0—22g/cm3,易容于水，溶解时放出大量的热，溶解度随温度升高而增大，水溶解呈强碱性PH值为14。使用时应注意安全，防止腐蚀皮肤和衣服，NaOH易潮，与空气的CO2作用生成NaOH，存放应注意防潮，NaOH是强碱，主要用来调解钻井液的PH值，与有些有机物配合使用，如与单宁成单宁碱液，与聚丙稀睛进行水解得到水解聚丙稀睛等，另外NaOH还沉除有害的Ca2+Mg2+. 2、氯化钠（NaCI）俗名食盐，为白色晶体，密度为2。17g/cm3易溶于水，水溶液为中性，溶解度随温度的升高略有增大，纯品NaCI不潮解，含MaCI2 CaCI2等杂质的NaCI易吸潮NaCI主要用来配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以防止岩盐井段的溶解，保持井径规则，NaCI还可用来提高钻井液的矿化度，抑制页岩地层的水化膨胀，防止坍塌。 3、氢氧化钾(KOH)俗名苛性钾，是一种半透明晶体，常温下密度为2.04g/cm3易溶于水，溶解时强烈放热，水溶液呈强碱性，PH值为14，有较强的腐蚀作用，KOH极易吸收空气中 的水分和CO2生成K2CO3 KOH即能用来调节钻井液的PH值又能提供K+。K+，有良好的 防塌作用，因此钾盐钻井液被广泛的应用，此外KOH可用来与某些有机处理剂进行水解作用，生成钾盐，如聚丙稀酸钾、聚丙稀睛钾等。 3、碳酸钠（Na2CO3）俗名纯碱、苏打、无沫，Na2CO3为白色粉末，密度为2.5g/cm3。易溶于水，水溶液呈碱性，PH值为11.5。Na2CO3易吸收空气中的水分结成硬块，吸收空气中的CO2变成Na2CO3 Na2CO3在钻井液中通过离子交换和沉淀作用，使钙质膨润土变为钠质膨润土，目前配制钻井液多用钙质膨润土，因此在配制钻井液时需加入一定量Na2CO3， 目的就是为了改善膨润土水化分散性能，提高膨润土造浆率，另外，Na2CO3可用来除掉石 膏或水泥浸入到钻井液中的Ca2+，改善钻井液的性能。
钻井液处理剂管理规定
钻井液处理剂管理规定 第一章总则 第一条为规范钻井液处理剂的管理模式，避免不合格的钻井液处理剂进入现场，规范钻井液处理剂供井渠道，保障井下安全，维护公司的经济利益，特制定本规定。 第二条本规定适应 第二章计划与组织 第三条每月20日，根据下月生产进度情况，计划下月钻井液处理剂的名称与数量，报供应站并与供应站进行对接。 第四条供应站根据技术提供的处理剂计划，列计划报主管供应领导审批后，报供应处组织进货。 第五条在处理剂入库后，供应站通知技术发展部到库房抽样质检。 第六条技术发展部负责钻井液处理剂的检测，并将检测结果通知供应站。供应站依据检测结果，对不合格产品进行退货或调换处理，严禁不合格产品出库进入现场。安全部门组织第三方抽检监督。 第七条技术发展部负责钻井液处理剂现场使用效果资料的收集整理，对室内检测合格而现场使用效果不好的处理剂，及时反馈给供应站。 第三章领料与验收 第八条钻井队领取钻井液处理剂时，应填写领料计划单，一式两份，上报技术发展部审批。 第九条技术发展部根据井队生产情况进行审批，审批后留一份计划单以备案。钻井队材料员持审批后的计划单到供应站领取。 1
第十条距供应站基地路途较远的井队，钻井队将计划单传至技术发展部，技术发展部审批后，送传至供应站，供应站负责货物组织与送井。 第十一条严禁不经审批，不经过供应站组织将钻井液处理剂直达现场，否则供应站不予结算。 第十二条加重剂及特殊材料直达井场，但是必须有计划、由供应站组织。同时，供应站负责直达料数量的抽查工作，技术发展部负责直达料质量检验工作，钻井队对直达料的验收必须严格把关，须泥浆组长、材料员、井队干部三人签字认可。 第十三条供应站出库的处理剂到达现场后，由钻井队泥浆组长或工程师负责货物的验收，并在料单上签字，而后交平台经理签字盖章。 第四章使用与保管 第十四条钻井队泥浆组长或泥浆工程师，在处理钻井液性能时要依据小型试验，不能凭经验和感觉，盲目使用处理剂，造成处理剂的浪费。小型试验和处理剂使用要有记录和台帐。 第十五条钻井液处理剂到达现场后，要下垫上盖，妥善保管，不能因为保管不善造成包装破损和处理剂性能失效。 第十六条钻井液处理剂不能用于非钻井液处理，如垫路、堵水等。 第五章问责 第十七条公司安全部门定期或不定期组织第三方抽检，发现问题追究相关人员责任；甲方或上级部门抽检发现问题，将追究技术部门质检责任。 第十八条供应站不能将不合格、未检验的处理剂出库并送达现场，若出现一次，将追究供应站主管领导和计划员责任。 第十九条任何单位或个人不能与处理剂供应商直接接触，未经审批、绕开供应站将处理剂直达现场，一经发现，将视情节情况，追究 2
常用泥浆处理剂
常用泥浆处理剂 聚丙烯酰胺（PAM） 非离子型（PAM）阴离子型（PHP）阳离子型（DA） 阴离子型适用于浓度较高并且带有正电荷的无机悬浮物，溶液呈酸性或中性。非离子型适用于有机、无机混合状态的悬浮物，分离溶液呈酸性或中性。 作用：用作钻井泥浆材料的絮凝剂，增稠和稳定的添加剂，可减少钻头的摩擦阻力，提高钻速和进度。抑制水敏性粘土膨胀，也具有防塌效果，使用时先配制成稀溶液，用量（0.1%～0.01%）。 聚合物增粘剂（80A51） 它是丙烯酸盐的共聚物作用:具有增粘絮凝、改变流型降滤失，又可以抑制页岩分散，抗无机离子污染抗温性，它不但适用于低固相不分散聚合物钻井液体系，也可使用于分散型钻井液体系。淡水用量：0.2%～0.4% 盐水用量：0.5%～1.0% 羧甲基纤维素钠盐CMC（阴离子型聚电解质）由氯乙酸钠与碱纤维素反应制得 高粘（HV-CMC）中粘（MV-CMC）低粘（LV-CMC） 碱性中性淡水用量0.3～0.6% 盐水用量0.7%～0.9%，作用：增粘降滤失剂作用，它的长分子链能与多个粘土颗粒吸附，能增大泥饼的胶结性，能抑制页岩水化膨胀和巩固井壁的作用，不易腐蚀变质，具有悬浮和乳化的作用，良好的粘结性和抗盐能力。 腐殖酸钾（KHm） 作用：页岩抑制剂，降粘、降失水和防塌的作用，抗温可达180℃。加入量（1%~~3%）。水解聚丙烯晴铵盐 是由腈纶丝高温高压下水解制得淡黄色粉末，具有一定的抗温和抗盐能力，具有耐
光、耐腐蚀的功能，有一定的防塌效果，与聚丙烯钾盐共同使用可以增强降粘作用，可与多种处理剂配合使用（0.5%~1.5%）乙烯基单位多元共聚物PAC-141是一种多功能高分子聚合物，白色或微黄色流动粉末无毒无腐蚀易溶于水，具有较强的抗盐、抗钙镁和高温能力主要用于低固相不分散聚合物水基钻井液流变参数，提高剪切稀释能力，降低滤失量、包被钻屑和抑制分散。 磺化沥青粉（FF1） 它水化作用很强，当吸附在页岩界面上可以阻止页岩颗粒的水化分散，起到防塌作用，同时不溶于水的部分由能填充孔喉核裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面改善泥饼质量，它在钻井液中还起到润滑和降低高温高压下失水量的作用，用量（1%~4%） 防塌钻井液的性能要求 具有低失水（减少水敏性地层水化膨胀压力）、高的滤液粘度、高的矿化度、适当的粘度和适当的密度。对孔壁岩层破碎、压力大的钻孔，钻井液的密度要高，加大液柱压力才能平衡侧压力，高的滤液粘度是为了减少进入泥页岩的水量和增大水在泥页岩中的渗流阻力。 丙烯衍生物多元共聚物是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯磺酸钠等多元单体共聚物（PAC-143）。作用：水基钻井液的降滤失剂兼有增粘作用，有较好的剪切稀释特性，用量淡水（0.2%~0.5%） 聚丙烯酰胺钾盐K-PAM 又称之为聚丙烯酸钾，产品为白色或淡黄色末状，是一种含羧钾聚丙烯酰胺衍生物，是很强的抑制页岩分散剂，具有控制地层造浆的作用并兼有降失水、改善流型及增加润滑性等功能。在钻井液中包被、提粘，使用于各种泥浆体系，有较好的防塌作用。它能改善井液的流变性并能有效地包被钻屑，抵制