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1、第十六章 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
2、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
3、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2
4、8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 指标名称 主要成份 分子式 密度 数目 可配最高密度石灰石粉 碳酸钙 CaCO3 2.7-2.9 200 1.68超细粉 碳酸钙 CaCO3 2.8-3.1 600 1.80重晶石粉 硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200 2.3活性重晶石粉 硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200
5、 3.1铁矿粉 氧化铁 Fe2O3 4.9-5.3 1504.0方铅矿粉 硫化铅 PbS 7.4-7.7 150 5.2三 无机盐类一、碳酸钠 1、物理性质 碳酸钠（Na2CO3）又称纯碱、苏打，白色粉末结晶，密度2.5， 易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。 2、化学性质 a、电离： Na2CO3=2Na + CO32 b、水解： CO32 + H2O = HCO3 + OH HCO3 + H2O = H2CO3 + OH c、沉淀钙离子、镁离子 Ca2+ CO32 = CaCO3 Mg2+ CO32= MgCO3 3、作用 沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促
6、进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。 4、加量 准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。 5、测试 1%水溶液PH值大于12为合格品。二、氢氧化钠 1、物理性质 氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。白色结晶，有液体、固体片状三种产品 ，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，会吸收CO2，变成Na2CO3。 2、作用 a、调节泥浆PH值。 b、促使膨润土分散造浆。 c、加快有机处理机溶解。 3、加量 根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的0.1%0.5%. 4、测试 1%水溶液PH值大于14，证
7、明纯度为96%。三、氢氧化钾 KOH 同氢氧化钠相近。不同一点是氢氧化钾提供的K+对泥页岩有一定抑制作用。四、氯化钾 KCl 氯化钾外观为白色立方晶体，密度1.98，易溶于水，具有较强的抑制页岩渗透水化性能，对防治井壁缩径特别有效。五、硅酸钠 （Na2SiO3或Na2OnSiO2） 硅酸钠又称水玻璃或泡花碱，有固体水玻璃、水合水玻璃和液体水玻璃，能溶于水，水溶液呈碱性。加入泥浆中，能增加泥浆的粘度，促使泥浆胶凝，阻止漏失，抑制页岩水化膨胀，与硝酸铵反应，可配制冻胶泥浆堵大漏。六、硅酸钾 K2SiO3 硅酸钾是90年代发展起来的一种泥浆处理剂，主要用于严重垮塌地层和强缩径地层，具有很强的抑制水敏
8、性地层剥落和膨胀能力，加量为2%-3%。七、氯化钠 NaCl 氯化钠即食盐，白色细粒结晶，密度2.17，易溶于水，加入泥浆主要有两大作用： 1、配制盐水泥浆（加量8-10%），防治岩盐层溶蚀和井径扩大。 2、平衡地层水中矿化度，减少滤液向地层渗透，达到抑制泥页岩地层水化渗透的目的。八、氯化钙 CaCl2 氯化钙有片状和粉状，密度1.68，潮解性强，易溶于水，主要作用： 1、配制抑制泥浆阻止水敏性地层水化膨胀。 2、加入水泥浆中，作为水泥速凝剂用。九、氢氧化钙Ca（OH）2 氢氧化钙又称熟石灰或消石灰，白色粉末，略溶于水，其水溶液加入纯碱，即生成烧碱。加入泥浆中主要是提供钙离子，配制钙处理抑制泥
9、浆。十、生石灰 CaO 生石灰即氧化钙，主要作用是利用膨胀特点配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。十一、石膏 CaSO4 石膏即硫酸钙，白色粉末，密度2.31-2.32，主要作用: 1、提供钙离子。 2、防止泥浆PH值过高。十二、重铬酸钠 Na2CrO7.10H2O 重铬酸钠又称红矾钠，密度 2.35，易潮解易溶于水，是一种热稳定剂，能显著提高有机聚合物的使用寿命。十三、正电胶 MMH 正电胶有溶胶、浓胶和胶粉三种产品，正电胶粒吸附在井壁和岩屑上，具有稳定井壁和抑制岩屑造浆的双重作用。四 发泡剂 消泡剂一、发泡剂 烷基苯磺酸钠，它是阴离子表面活性剂，加量0.1%-0.5% ，能将泥浆比重从1.12降至0
10、.85。二、消泡剂 硬脂酸铝它是一种白色类似肥皂状物，最好是先配成柴油溶液再使用，加量0.03%-0.05%。五 解卡剂一、粉状解卡剂 AD AD是乳化剂和渗透剂混合而成的褐色粉状物。 用法： 按1：2加到柴油中搅拌30分钟，再按1：5加到水中冲30分钟，再用泥浆泵送到卡点上，一般3-5小时即可解卡。二、液体解卡剂 CN-1 用法： 按1：25加到清水中搅拌1个小时，再用泥浆泵送到卡点上，一般2-6小时即可解卡。六 水泥外加剂一、水泥速凝剂 加量为水泥量的2.5%，先配成水溶液待水泥浆配好后，快速加进去，搅1分钟，就可开始送入井内，8小时-12小时，可下钻透井。二、水泥缓凝剂 加量为水泥量的0
11、.1%-0.3%，先配成水溶液，待水泥浆配好后，快速加进去，搅5分钟，就可以开始送入井内，可延迟水泥浆初凝时间30分钟60分钟。七 润滑剂 能降低钻具回转阻力以及与井壁的摩擦阻力，改善钻井液流动性、降低切力与粘度，减少提升阻力，一句话 ，能降低钻井液摩阻系数的材料统称为润滑剂。一、十二烷基苯磺酸钠 它能显著降低水的表面张力，0.1%加量就能把水的摩阻系数从0.35降低到0.2以下，但它易发泡，只适合在低固相或无固相钻井液中使用。二、皂化油 加入钻井液中，形成油包水，大大降低钻具回转阻力，加量0.1%-0.2%。三、石墨 提高泥饼润滑性，降低钻具与泥饼摩擦阻力，抗高温、无荧光，但它不溶于水，只适
12、合在固相钻井液中使用，加量为0.5%。四、塑料小球 混入泥饼中，降低泥饼的摩擦系数，进而降低钻具扭矩与阻力，但使用成本高，好多井队不用它。五、bK液体润滑剂 无毒、不污染环境，不干扰地质录井，可生物降解。加入0.05%就能降低摩阻25%，但是由于价格高，目前只在深井中使用。八 杀菌剂一、Bd杀菌剂 主要成份为戊二醛溶液，能抑制钻井液中细菌的生长，防止聚合物发酵降解，失去粘度及作用。加量视井深井温而定，一般加量0.05%-0.1%。九 堵漏剂一、瞬间堵漏剂 适应性：堵大漏，如黄土层、砾石层、深部大裂隙。 堵漏原理：流入漏失通道后变稠继而与孔壁凝结成一体，封闭住漏孔。 堵黄土层、砾石层漏失方法：一
13、旦发现漏失，就赶快上钻，在1立方米清水中加1T瞬间堵漏剂，然后用排污泵抽到井内，30分钟后就能下钻恢复正常钻进。 堵表层管或深部大裂隙漏失方法： 1、在表管下2米或漏层下2米用海带架桥。 2、备3T瞬间堵漏剂和3立方米清水。 3、用泥浆泵送清水，在混合漏斗里加瞬间堵漏剂。 4、将混合漏斗出口对住井口，将泵柴油机转数调到最低。 5、启动泥浆泵，用最快的速度在漏斗里加瞬间堵漏剂（3立方米清水加完，3T瞬间堵漏剂也正好加完）。 6、30分钟后，往井内灌浆，如果井内液面不下降，就证明堵漏成功，就可以下钻钻进。二、高粘堵漏剂 1、成份：黄原胶、羟乙基纤维素和阳离子聚合物。 2、高粘程度：700ml清水加2的高粘堵漏剂即1.4g搅拌30分钟,其漏斗粘度为100秒以上,是纤维素增粘效果的10倍。 3、作用：堵漏失量小于5m3/h孔隙渗漏和微裂隙漏失。 4、适应地层：渗漏性砂岩的孔隙 型漏失和页岩的裂隙性漏失。 5、所能解决的问题：钻井液用水量大以至水费高、浆材成本高等问题。 6、堵漏机理：（1）该剂进入漏失通道后能与孔隙或裂隙岩石牢牢地粘附在一起阻止浆液继续向深处流动。（2）该剂具有的高粘度使其进入漏失通
