钻井液配浆原材料与处理剂课件

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1、第五章第五章 钻井液原材料与处理剂钻井液原材料与处理剂蔡记华蔡记华第五章第五章 钻井液原材料与处理剂钻井液原材料与处理剂上一内容下一内容回主目录本章要点：本章要点：1、钻井液配浆原材料与常见处理剂有哪些；、钻井液配浆原材料与常见处理剂有哪些；2、钻井液加重剂的用量计算；、钻井液加重剂的用量计算；3、钻井液常用处理剂作用机理、钻井液常用处理剂作用机理 随着钻井液体系的不断更新，配浆原材料和处理剂的品种随着钻井液体系的不断更新，配浆原材料和处理剂的品种也在不断地增加，也在不断地增加，处理剂的性能、质量和技术水平实际上代表处理剂的性能、质量和技术水平实际上代表了钻井液工艺技术的发展水平了钻井液工艺技

2、术的发展水平。钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分的基本组分，处理剂则是指用于改善和稳定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而加入的化学添加剂。处理剂是钻井液的核。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。产生极大的影响。钻井液处理剂的分类方法：钻井液处理剂的分类方法： u第一类分类方法是按其组成分类第一类分类方法是按其组成分类。通常分为。通常分为钻井液原材料、钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和

3、表面活性剂无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。四大类。u其中无机处理剂又可分为其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物和混合金属层状氢氧化物(即正电即正电胶胶)类等。类等。u有机处理剂按其来源通常可分为有机处理剂按其来源通常可分为天然产品、天然改性产品和天然产品、天然改性产品和有机合成化合物；有机合成化合物；按其化学组分又可分为下列几类：按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、

4、淀粉类和聚合物类等。等。u第二类分类方法是按其在钻井液中第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功所起的作用或功能分类能分类。我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类。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法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和 处处理剂共分为以下理剂共分为以下16类，即类，即(1)降滤失剂；降滤失剂；(2)增粘剂；增粘剂；(3)乳化剂，使油水乳化产生乳状液；乳化剂，使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂页岩抑制剂 ；(5)堵漏剂；堵漏剂；(6)降粘剂；降粘剂；(7)缓蚀剂；缓蚀剂；(8)粘土类；粘土类；(9)润滑剂；润滑剂；(

5、10)加重剂；加重剂；(11)杀菌剂；杀菌剂；(12)消泡剂；消泡剂；(13)泡沫剂；泡沫剂；(14)絮凝剂；絮凝剂；(15)解卡剂；解卡剂；(16)其它类等。其它类等。u 这这16类处理剂所起的作用各不相同，但类处理剂所起的作用各不相同，但在配制和在配制和使用钻井液时，并不同时使用这些处理剂，而仅使用钻井液时，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。仅根据需要使用其中的几种。有时，有时，一种处理剂一种处理剂在钻井液中同时具有几种作用。在钻井液中同时具有几种作用。例如，有的降失例如，有的降失水剂同时兼有增粘或降粘作用，絮凝剂同时兼有水剂同时兼有增粘或降粘作用，絮凝剂同时兼有增粘剂

6、的作用等。增粘剂的作用等。u本章将以上两种分类方法结合起来，除介绍常用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，的配浆原材料和无机处理剂外，重点介绍几类重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、絮凝剂和堵漏剂制剂、絮凝剂和堵漏剂等。等。 实验指导书实验指导书推荐参考书推荐参考书油田化学品油田化学品，张光华,顾玲主编北京：化学工业出版社，2005，656页；油田化学品实用手册油田化学品实用手册，王中华，北京：北京：中国石化出版社，2010；钻井液及处理剂评价手册钻井液及处理剂评价手册，穆剑主编北京：石油工

7、业出版社，2007.11，502页；钻井液处理剂及其作用原理钻井液处理剂及其作用原理，王平全、周世良编著北京：石油工业出版社，2003，312页 美美 国国 世世 界界 石石 油油 （World Oil）每每年年6月月出出版版的的杂杂志志都都刊刊登登一一版版世世界界石石油油钻钻井井液液、完完井井液液和和修修井井液液指指南南（World Oils Guide of Drilling Fluids and Work over-completion）。其其内内容容是是按按开开头头字字母母顺顺序序排排列列的的全全世世界界钻钻井井液液、完完井井液液产产品品综综合合表表，包包括括生生产产厂厂家家的的名名称

8、称、产产品品的的商商业业名名称称、主主要要成成分分和和主主要要使使用用体体系系及主要用途等。及主要用途等。第一节 钻井液配浆原材料 一、粘土类一、粘土类u 膨润土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的粘土的粘土矿物。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制粘度为15mPas的钻井液的体积数，的钻井液的体积数，m3。一般要求。一般要求1 t膨润土膨润土至少能够配制出粘度为至

9、少能够配制出粘度为15mPas的钻井液的钻井液16m3。钠膨润土的造。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。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：一级为符合三个等级：一级为符合API标准的钠膨润土；二级为改性土，标准的钠膨润土；二级为改性土，经过改性符合经过改性符合OCMA标准要求；三级为较次的配浆土，仅用于标准要求；三级为较次的配浆土，仅用于性能要求不高的钻井液。性能要求不高的钻井液。u由于无机盐对膨润土的水化分散具有一定的抑制由于

10、无机盐对膨润土的水化分散具有一定的抑制作用，因此膨润土在淡水和盐水中的造浆率不同，作用，因此膨润土在淡水和盐水中的造浆率不同，盐水造浆率一般要低一些。盐水造浆率一般要低一些。将膨润土先在淡水中将膨润土先在淡水中预水化，然后再加入盐水中，可以提高其在盐水预水化，然后再加入盐水中，可以提高其在盐水中的造浆率中的造浆率。u 膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：增加粘度和切力，提高井眼净化能力；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；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；对于胶结不良的地层，可改善井眼的

11、稳定性；防止井漏防止井漏。海海泡泡石石、凹凹凸凸棒棒石石和和坡坡缕缕缟缟石石是是较较典典型型的的抗抗盐盐、耐耐高高温温的的粘粘土土矿矿物物，主主要要用用于于配配制制盐盐水水钻钻井井液液和和饱饱和和盐盐水水钻钻井井液液。用用抗抗盐盐粘粘土土配配制制的的钻钻井井液液一一般般形形成成的的泥泥饼饼质质量量不不好好，滤滤失失量量较较大大。因因此此，必必须须配配合合使使用用降降滤滤失失剂剂。海海泡泡石石有有很很强强的的造造浆浆能能力力，用用它它配配制制的的钻钻井井液液具具有有较较高高的的热热稳稳定定性性。此此外外，海海泡泡石石还还具具有有一一定定的的酸酸溶溶性性(在在酸酸中中可可溶溶解解60左左右右)，因

12、因此此，在在保保护护油油气气层层的的钻钻井井液液中中，还还可可用用做做酸酸溶溶性性暂暂堵堵剂剂。在在我我国国，由由于于目目前前这这几几种种抗抗盐粘土的矿源相对较少，因此在钻井液中的应用尚不普遍。盐粘土的矿源相对较少，因此在钻井液中的应用尚不普遍。 有有机机土土是是由由膨膨润润土土经经季季铵铵盐盐类类阳阳离离子子表表面面活活性性剂剂处处理理而而制制成成的的亲亲油油膨膨润润土土。有有机机土土可可以以在在油油中中分分散散，形形成成结结构构，其其作作用用与水基钻井液中的膨润土类似。与水基钻井液中的膨润土类似。 二、加重材料二、加重材料1常用的钻井液加重材料常用的钻井液加重材料 加重材料又称加重剂，由不

13、溶于水的惰性物质经研磨加工制备而成。为加重材料又称加重剂，由不溶于水的惰性物质经研磨加工制备而成。为了对付高压地层和稳定井壁，需将其添加到钻井液中以提高钻井液的密度。了对付高压地层和稳定井壁，需将其添加到钻井液中以提高钻井液的密度。加重材料应具备的条件是自身的密度大，磨损性小，易粉碎加重材料应具备的条件是自身的密度大，磨损性小，易粉碎；并且应；并且应属于惰属于惰性物质，既不溶于钻井液，也不与钻井液中的其它组分发生相互作用性物质，既不溶于钻井液，也不与钻井液中的其它组分发生相互作用。 钻井液的常用加重材料有以下几种：钻井液的常用加重材料有以下几种： (1)重晶石粉重晶石粉 重晶石粉是一种以重晶石

14、粉是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过机械加工后而制为主要成分的天然矿石，经过机械加工后而制成的灰白色粉末状产品。成的灰白色粉末状产品。按照按照API标准，其密度应达到标准，其密度应达到4.2g/cm3，粉末细度要，粉末细度要求通过求通过200目筛网时的筛余量目筛网时的筛余量3.0。重晶石粉一般用于加重密度不超过重晶石粉一般用于加重密度不超过2.30 g/cm3的水基和油基钻井液，它是目前应用最广泛的一种钻井液加重剂。的水基和油基钻井液，它是目前应用最广泛的一种钻井液加重剂。(2)石灰石粉石灰石粉(Limestone) 石灰石粉的主要成分为石灰石粉的主要成分为CaCO3，密度为，密度为

15、2.72.9 g/cm3。易与盐酸等无。易与盐酸等无机酸类发生反应，生成机酸类发生反应，生成CO2、H2O和可溶性盐，因而和可溶性盐，因而适于在非酸敏性而又需适于在非酸敏性而又需进行酸化作业的产层中使用，以减轻钻井液对产层的损害进行酸化作业的产层中使用，以减轻钻井液对产层的损害。但由于其密度较。但由于其密度较低，一般只能用于低，一般只能用于配制密度不超过配制密度不超过1. 68 g/cm3 的钻井液和完井液。的钻井液和完井液。(3)铁矿粉铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉和钛铁矿粉(Ilmenite) 前者的主要成分为前者的主要成分为Fe2O3，密度，密度4.95.3 g/cm3；后者的主要

16、成分为；后者的主要成分为TiO2Fe2O3，密度，密度4.55.1 g/cm3。均为棕色或黑褐色粉末。因它们的密度均大。均为棕色或黑褐色粉末。因它们的密度均大于重晶石，故于重晶石，故可用于配制密度更高的钻井液可用于配制密度更高的钻井液。此外，由于铁矿粉和钛铁矿粉。此外，由于铁矿粉和钛铁矿粉均具有一定的酸溶性，因此均具有一定的酸溶性，因此可应用于需进行酸化的产层可应用于需进行酸化的产层。 由于这两种加重材料的硬度约为重晶石的两倍，因此由于这两种加重材料的硬度约为重晶石的两倍，因此耐研磨，在使用耐研磨，在使用中颗粒尺寸保持较好，损耗率较低。但另一方面，对钻具、钻头和泥浆泵的中颗粒尺寸保持较好，损耗

17、率较低。但另一方面，对钻具、钻头和泥浆泵的磨损也较为严重磨损也较为严重。在我国，铁矿粉是用量仅次于重晶石的钻井液加重材料。在我国，铁矿粉是用量仅次于重晶石的钻井液加重材料。 (4)方铅矿粉方铅矿粉(Galena) 方铅矿粉是一种主要成分为方铅矿粉是一种主要成分为PbS的天然矿石粉末，一般的天然矿石粉末，一般呈黑褐色。由于其密度高达呈黑褐色。由于其密度高达7.47.7 g/cm3，因而可用于配制，因而可用于配制超高密度钻井液，以控制地层出现异常高压。由于该加重剂超高密度钻井液，以控制地层出现异常高压。由于该加重剂的成本高、货源少，的成本高、货源少，一般仅限于在地层孔隙压力极高的特殊一般仅限于在地

18、层孔隙压力极高的特殊情况下使用情况下使用。如我国滇黔桂石油勘探局在官。如我国滇黔桂石油勘探局在官-3井使用方铅矿，井使用方铅矿，配制出密度为配制出密度为3.0g/cm3的超高密度钻井液的超高密度钻井液。 2加重材料用量的计算加重材料用量的计算 以重晶石为例，对于某一给定的钻井液体系，确定加重材料用量的方以重晶石为例，对于某一给定的钻井液体系，确定加重材料用量的方法。法。加重前、后的加重前、后的体积关系体积关系可用下式表示：可用下式表示： 式中，式中，V1、V2、VB：分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶：分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶石的体积，石的体积，mB，B为重晶石的质量和密

19、度。与此同时，钻井液在为重晶石的质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、加重前、后的后的质量关系质量关系其中：其中：l和和2分别为加重前、后的钻井液密度。分别为加重前、后的钻井液密度。由式由式(2)，mB2 2V2-lVl，将其代入式，将其代入式(1)可得到可得到V2的计算的计算求出求出V2后，重晶石用量可由下式求得：后，重晶石用量可由下式求得： mB=(V2-V1) B （4） (1)(2)(3) 然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分钻井液，或者希望在加重之前先排掉一部分不加重钻井液，这样就钻井液，或者希望在加重之前先排掉

20、一部分不加重钻井液，这样就不会造成加重剂的浪费，这种情况下，首先根据加重后可以容纳的不会造成加重剂的浪费，这种情况下，首先根据加重后可以容纳的体积体积V2，用下式求出应保留的原浆的体积：，用下式求出应保留的原浆的体积：然后仍用式然后仍用式(3)求出重晶石的用量。求出重晶石的用量。 （5） 如：用重晶石（如：用重晶石（B=4.2g/cm3）把）把200 m3钻井液由密度钻井液由密度1=1.10g/cm3加加重到重到2=1.50g/cm3，并且每，并且每100kg重晶石需同时加入重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过水以防止钻井液过度增稠，试求：度增稠，试求：若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？若

21、最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？若最终体积为若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？n最终体积无限制，需加入重晶石最终体积无限制，需加入重晶石133.8吨。吨。n最终体积为最终体积为200 m3，需加入重晶石，需加入重晶石110吨，放吨，放掉钻井液掉钻井液36方。方。 第一节第一节 钻井液配浆原材料钻井液配浆原材料三、配浆水和油三、配浆水和油 水是配制各种钻井液都不可缺少的基本组分水是配制各种钻井液都不可缺少的基本组分。 实实践践证证明明，钻钻井井液液性性能能与与配配浆浆水水的的性性质质密密切切相相关关。多多数数情情况况下下，

22、为为节节约约成成本本，都都是是就就地地取取材材，但但是是地地区区不不同同水水质质相相差差很很大大，水水中中的的各各种种杂杂质质、无无机机盐盐类类、细细菌菌和和气气体体等等对对钻钻井井液液的的性性能有很大影响能有很大影响。 例例如如：无无机机盐盐：会会导导致致膨膨润润土土的的造造浆浆率率降降低低，以以及及钻钻井井液液的的滤滤失失量量增增大大；细细菌菌：淀淀粉粉类类处处理理剂剂发发酵酵，聚聚合合物物处处理理剂剂容容易易降降解解，细细菌菌的的大大量量繁繁殖殖还还会会对对油油气气层层造造成成损损害害；气气体体的的存存在在则则会会加加剧剧钻钻具具的的腐腐蚀蚀等等。二二氧氧化化碳碳的的气气蚀蚀、碳碳酸酸腐

23、腐蚀蚀等等。因因此此，配配制制钻钻井井液液时时必必须须预预先先了了解解配配浆浆水水的的水水质质，不不合合格格的的水水需需经经过过适适当处理后才能使用。当处理后才能使用。 原油、柴油和低毒矿物油原油、柴油和低毒矿物油也是配制钻井液时常用的原材料。也是配制钻井液时常用的原材料。在油基钻井液中，常选用柴油和矿物油作为连续相。在水基在油基钻井液中，常选用柴油和矿物油作为连续相。在水基钻井液中，也常混入一定量的原油或柴油，以提高其润滑性钻井液中，也常混入一定量的原油或柴油，以提高其润滑性能，并起降低滤失量的作用。能，并起降低滤失量的作用。 在使用过程中，应注意油品的粘度不宜过高，否则钻井液在使用过程中，

24、应注意油品的粘度不宜过高，否则钻井液的流变性不易调控。的流变性不易调控。 此外，还应考虑油品的价格和对环境可能造成的影响。此外，还应考虑油品的价格和对环境可能造成的影响。 对于探井，应考虑其荧光度对油气显示的影响。对于探井，应考虑其荧光度对油气显示的影响。第二节第二节 钻井液的酸碱度钻井液的酸碱度 1、增加钻井液中粘土的分散程度、增加钻井液中粘土的分散程度2、适当控制、适当控制Ca2+、Mg2+等离子的存在状态等离子的存在状态3、减轻钻具腐蚀，铁的活性比氢强，容易与氢离子发生反应、减轻钻具腐蚀，铁的活性比氢强，容易与氢离子发生反应造成腐蚀造成腐蚀4、一些处理剂的要求，在弱碱性状态才能充分发挥作

25、用。、一些处理剂的要求，在弱碱性状态才能充分发挥作用。 钻井液的酸碱性直接影响钻井液中粘土的分散程度、处理钻井液的酸碱性直接影响钻井液中粘土的分散程度、处理剂的性能发挥，以及剂的性能发挥，以及Ca2+、Mg2+等离子的存在状态等，另外，等离子的存在状态等，另外，钻井液的酸碱性与它的流变性和对钻具的腐蚀性密切相关。钻井液的酸碱性与它的流变性和对钻具的腐蚀性密切相关。 钻井液的钻井液的pH值一般保持在值一般保持在810之间，弱碱性，为什么之间，弱碱性，为什么？第三节第三节 无机处理剂无机处理剂一、常用的无机处理剂一、常用的无机处理剂 1纯碱纯碱 学学名名碳碳酸酸钠钠，又又称称苏苏打打粉粉，分分子子

26、式式为为 Na2CO3。白白色色粉粉末末，密密度度为为2.5g/cm3，易易溶溶于于水水。易易吸吸潮潮结结块块，注注意意防防潮潮，水水溶溶液液呈呈碱碱性性(pH值值为为11.5)， 在在水水中中容容易易电电离离和和水水解解。其其中中电电离离和和一一级级水水解解较较强强，所所以以纯纯碱碱水水溶溶液液中中主主要要存存在在Na+、CO32 、HCO3和和OH离子，其反应式为：离子，其反应式为： Na2CO32Na+CO32 CO32+H2OHCO3+OH 纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土，即纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土，即 Ca粘土粘土+Na2CO3Na粘土粘土+Ca

27、CO3作用：作用：A.改善粘土的水化分散性能改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆的，因此加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降，粘度、切力增大。滤失量下降，粘度、切力增大。B.过量的纯碱会导致粘土颗粒发生聚过量的纯碱会导致粘土颗粒发生聚结结，使钻井液性能受到，使钻井液性能受到破坏。破坏。C.在钻水泥塞或钻井液受到钙侵时，在钻水泥塞或钻井液受到钙侵时，加入适量纯碱使加入适量纯碱使Ca2+沉沉淀成淀成CaCO3，从而使钻井液性能变好，从而使钻井液性能变好，即含羧钠基官能团，即含羧钠基官能团(COONa)的有机处理剂在遇到钙侵的有机处理剂在遇到钙侵(或或Ca2+浓度过高浓度过高)而降低其而降低

28、其溶解性时，一般可采用加入适量纯碱的办法恢复其效能。溶解性时，一般可采用加入适量纯碱的办法恢复其效能。2烧碱烧碱 烧碱即氢氧化钠，分子式为烧碱即氢氧化钠，分子式为NaOH。 特性特性：外观乳白色晶体，密度：外观乳白色晶体，密度2.02.2g/cm3，易溶于水，易溶于水，溶解时放出大量的热。水溶液呈强碱性。烧碱容易吸收空气溶解时放出大量的热。水溶液呈强碱性。烧碱容易吸收空气中的水分和二氧化碳，并与二氧化碳作用生成碳酸钠，存放中的水分和二氧化碳，并与二氧化碳作用生成碳酸钠，存放时应注意防潮加盖。时应注意防潮加盖。 作用作用： a. 主要用于调节钻井液的主要用于调节钻井液的pH值值； b. 与丹宁、

29、褐煤等酸性处理剂一起配合使用，使之分与丹宁、褐煤等酸性处理剂一起配合使用，使之分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分 ； c. 还可用于还可用于控制钙处理钻井液中控制钙处理钻井液中Ca2+的浓度的浓度等。等。 3石灰石灰 生石灰即氧化钙，分子式为生石灰即氧化钙，分子式为CaO。吸水后变成熟石灰，即。吸水后变成熟石灰，即氢氧化钙氢氧化钙Ca(OH)2 。 特性特性：在水中的溶解度较低，常温下为：在水中的溶解度较低，常温下为0.16，其水溶液，其水溶液呈碱性。并且随温度升高溶解度降低。呈碱性。并且随温度升高溶解度降低。 作用作用： a. 在钙处理钻井液中，在钙处

30、理钻井液中，石灰用于提供石灰用于提供Ca2+，以控制粘土，以控制粘土的水化分散能力的水化分散能力，使之保持在适度絮凝的状态；，使之保持在适度絮凝的状态； b. 在油包水乳化钻井液中，在油包水乳化钻井液中，CaO用于使烷基苯磺酸钠等用于使烷基苯磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节，并调节pH值。值。 注意事项注意事项：在：在高温条件下石灰钻井液可能发生固化反应高温条件下石灰钻井液可能发生固化反应，使性能不能满足要求，因此在高温深井中应慎用。此外，石灰使性能不能满足要求，因此在高温深井中应慎用。此外，石灰还可配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。还可配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。 4、

31、石膏、石膏 石膏的化学名称为硫酸钙，分子式为石膏的化学名称为硫酸钙，分子式为CaSO4。有熟石膏。有熟石膏(CaSO42H2O)和无水石膏和无水石膏(CaSO4)两种。两种。 特性特性：石膏是白色粉末，密度为：石膏是白色粉末，密度为2.312.32gcm3。常温。常温下溶解度较低下溶解度较低(约为约为0.2)，但，但稍大于石灰稍大于石灰。40以前，溶解度以前，溶解度随温度升高而增大；随温度升高而增大；40以后，溶解度随温度升高而降低。以后，溶解度随温度升高而降低。吸湿后结成硬块，存放时应注意防潮。吸湿后结成硬块，存放时应注意防潮。 作用作用：在钙处理钻井液中，石膏与石灰的作用大致相同，：在钙处

32、理钻井液中，石膏与石灰的作用大致相同，都用于提供适量的都用于提供适量的Ca2+。其差别在于石膏提供的钙离子浓度比其差别在于石膏提供的钙离子浓度比石灰高一些，石灰高一些，此外用石膏处理可避免钻井液的此外用石膏处理可避免钻井液的pH值过高。值过高。5. 氯化钙氯化钙氯化钙的分子式为氯化钙的分子式为CaCl2，特性特性：无水氯化钙的：无水氯化钙的吸水性极强吸水性极强，通常含有六个结晶水。，通常含有六个结晶水。其外观为无色斜方晶体，密度为其外观为无色斜方晶体，密度为1.68 gcm3，易潮解，且易，易潮解，且易溶于水溶于水(常温下约为常温下约为75)。溶解度极大溶解度极大。作用作用：其溶解度随温度升高

33、而增大。在钻井液中，：其溶解度随温度升高而增大。在钻井液中，CaCl2主要主要用于配制防塌性能较好的高钙钻井液用于配制防塌性能较好的高钙钻井液。用。用CaCl2处理处理钻井液时常常引起钻井液时常常引起pH值降低值降低。分类：分类： Ca2+6氯化钠氯化钠 氯化钠俗名食盐，分子式为氯化钠俗名食盐，分子式为NaCl 特性特性：为白色晶体，常温下密度约为：为白色晶体，常温下密度约为2.20gcm3。纯晶不。纯晶不易潮解，但含易潮解，但含MgCl2和和CaCI2等杂质的工业食盐容易吸潮。常温等杂质的工业食盐容易吸潮。常温下在水中的溶解度较大下在水中的溶解度较大(20时为时为36.0g100g水水)，且

34、随温度升，且随温度升高，溶解度略有增大。高，溶解度略有增大。 作用作用：食盐主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液食盐主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以以防止岩盐井段溶解，并抑制井壁泥页岩水化膨胀防止岩盐井段溶解，并抑制井壁泥页岩水化膨胀。此外，为。此外，为保护油气层，还可用于配制无固相清洁盐水钻井液，或作为水保护油气层，还可用于配制无固相清洁盐水钻井液，或作为水溶性暂堵剂使用。溶性暂堵剂使用。7氯化钾氯化钾 氯化钾的分子式为氯化钾的分子式为KCl。 特性特性：外观为白色立方晶体，常温下密度：外观为白色立方晶体，常温下密度为为1.98 gcm3，熔点为，熔点为776。易溶于水，。易溶于

35、水，且溶解度随温度升高而增加。且溶解度随温度升高而增加。 作用作用：KCl是一种常用的无机盐类是一种常用的无机盐类页岩抑页岩抑制剂制剂，具有较强的抑制页岩渗透水化的能力具有较强的抑制页岩渗透水化的能力。若与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制若与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。与聚合醇配和性的钾盐聚合物防塌钻井液。与聚合醇配和使用，能够明显提高聚合醇的防塌能力，另使用，能够明显提高聚合醇的防塌能力，另外，钾离子的防塌能力与阴离子有关。外，钾离子的防塌能力与阴离子有关。8硅酸钠硅酸钠 硅酸钠俗名水玻璃或泡花碱，分子式为硅酸钠俗名水玻璃或泡花碱，分子式为Na2OnSiO2

36、，式中，式中n称为水玻璃的模数，即二氧化硅与氧化钠的分子个数之比。称为水玻璃的模数，即二氧化硅与氧化钠的分子个数之比。n值越大，碱性越弱。值越大，碱性越弱。n值在值在3以上的称为中性水玻璃，以上的称为中性水玻璃，n值在值在3以以下的称为碱性水玻璃。下的称为碱性水玻璃。 分类分类：水玻璃通常分为：水玻璃通常分为固体水玻璃、水合水玻璃和液体水固体水玻璃、水合水玻璃和液体水玻璃玻璃等三种。等三种。 现场使用的水玻璃的密度为现场使用的水玻璃的密度为1.51.6g/cm3，pH值为值为11.512，能溶于水和碱性溶液，能与盐水混溶，可用饱和盐水调节水，能溶于水和碱性溶液，能与盐水混溶，可用饱和盐水调节水

37、玻璃的粘度。水玻璃在钻井液中可以部分水解生成胶态沉淀，玻璃的粘度。水玻璃在钻井液中可以部分水解生成胶态沉淀，该胶态沉淀可使部分粘土颗粒该胶态沉淀可使部分粘土颗粒(或粉砂等或粉砂等)聚沉，从而使钻井液聚沉，从而使钻井液保持较低的固相含量和密度。保持较低的固相含量和密度。水玻璃对泥页岩的水化膨胀有一水玻璃对泥页岩的水化膨胀有一定的抑制作用，故有较好的防塌性能定的抑制作用，故有较好的防塌性能。 当水玻璃溶液的当水玻璃溶液的pH值降至值降至9以下时，以下时，整个溶液会变成半固整个溶液会变成半固体状的凝胶体状的凝胶。利用这一特点，可以将水玻璃与石灰、粘土。利用这一特点，可以将水玻璃与石灰、粘土和烧碱等配

38、成石灰乳堵漏剂，注入已确定的漏失井段进行和烧碱等配成石灰乳堵漏剂，注入已确定的漏失井段进行胶凝堵漏。因此，胶凝堵漏。因此，水玻璃是一种堵漏剂水玻璃是一种堵漏剂。此外，水玻璃溶液遇此外，水玻璃溶液遇Ca2+、Mg2+和和Fe3+等高价阳离子会产等高价阳离子会产生沉淀。所以，生沉淀。所以，用水玻璃配制的钻井液一般抗钙能力较差，用水玻璃配制的钻井液一般抗钙能力较差，也不宜在钙处理钻井液中使用也不宜在钙处理钻井液中使用。但它可在盐水或饱和盐水。但它可在盐水或饱和盐水中使用。研究表明，中使用。研究表明，利用水玻璃这个特点，还可使裂缝性利用水玻璃这个特点，还可使裂缝性地层的一些裂缝发生愈合或提高井壁的破裂

39、压力，从而起地层的一些裂缝发生愈合或提高井壁的破裂压力，从而起到到化学固壁化学固壁的作用的作用。硅酸盐钻井液是最重要的防塌钻井液体系之一硅酸盐钻井液是最重要的防塌钻井液体系之一，在国内外，在国内外应用中均取得很好的效果。配制硅酸盐钻井液的成本较低，应用中均取得很好的效果。配制硅酸盐钻井液的成本较低，且对环境无污染。且对环境无污染。 SPE 35059SPE 35059，亦可参考中国期刊网上其他文献。，亦可参考中国期刊网上其他文献。9混合金属层状氢氧化物混合金属层状氢氧化物 混合金属层状氢氧化物混合金属层状氢氧化物(简称为简称为MMH)由一种带正电的晶由一种带正电的晶体胶粒所组成，体胶粒所组成，

40、常称为正电胶常称为正电胶。 对粘土水化有很强的抑制作对粘土水化有很强的抑制作用，与膨润土和水所形成的复合体具有独特的流变性能。用，与膨润土和水所形成的复合体具有独特的流变性能。第三节第三节 无机处理剂无机处理剂二、无机处理剂在钻井液中的作用机理二、无机处理剂在钻井液中的作用机理1离子交换吸附离子交换吸附 主要是粘土颗粒表面的主要是粘土颗粒表面的Na+与与Ca2+之间的交换。之间的交换。 通过通过Na+浓度的增加，使之能够与钙蒙脱土颗粒表面的浓度的增加，使之能够与钙蒙脱土颗粒表面的Ca2+发发生交换，从而使粘土的水化和造浆性能提高，分散成更小的颗粒，生交换，从而使粘土的水化和造浆性能提高，分散成

41、更小的颗粒，表现为钻井液的粘度、切力升高，滤失量降低；表现为钻井液的粘度、切力升高，滤失量降低； 相反地，相反地，若在分散钻井液中加入适量若在分散钻井液中加入适量Ca(OH)2和和CaSO4等处理等处理剂，随滤液中剂，随滤液中Ca2+浓度的提高，一部分浓度的提高，一部分Ca2+会与吸附在粘土颗粒会与吸附在粘土颗粒上的上的Na+发生交换，致使钻井液体系转变为适度絮凝的粗分散状态发生交换，致使钻井液体系转变为适度絮凝的粗分散状态，从而控制粘土的水化与分散。从而控制粘土的水化与分散。 每种钻井液体系均有其合理的每种钻井液体系均有其合理的pH值范围。然而在钻进过值范围。然而在钻进过程中，钻井液的程中，

42、钻井液的pH值会因发生盐侵、盐水侵、水泥侵和井壁值会因发生盐侵、盐水侵、水泥侵和井壁吸附等各种原因而发生变化，其中吸附等各种原因而发生变化，其中pH值趋于下降的情况更为值趋于下降的情况更为常见。因此，常见。因此，为了使钻井液性能保持稳定，应随时对为了使钻井液性能保持稳定，应随时对pH值进值进行调整。行调整。 添加适量的添加适量的烧碱烧碱等无机处理剂是提高等无机处理剂是提高pH值的最简单的方值的最简单的方法，而使用法，而使用酸式焦磷酸钠酸式焦磷酸钠(SAPP)、CaSO4或或CaCI2等无机处理等无机处理剂时，则会使钻井液的剂时，则会使钻井液的pH值有所下降。值有所下降。 2调控钻井液的调控钻井

43、液的pH值值 如果有过多的如果有过多的Ca2+或或Mg2+侵入钻井液，将会削弱粘土的侵入钻井液，将会削弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。此时，水化和分散能力，破坏钻井液的性能。此时，可先加入适量烧可先加入适量烧碱除去碱除去Mg2+，然后用适量纯碱除去，然后用适量纯碱除去Ca2+。 这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处理剂恢复其作用理剂恢复其作用。例如褐煤碱液和水解聚丙烯腈，如遇钙侵会例如褐煤碱液和水解聚丙烯腈，如遇钙侵会分别生成难溶于水的腐植酸钙和聚丙烯酸钙。此时，可以加入分别生成难溶于水的腐植酸钙和聚丙烯酸钙。此时，可以

44、加入适量纯碱，使上述处理剂恢复其作用效果，这是由于所生成的适量纯碱，使上述处理剂恢复其作用效果，这是由于所生成的CaCO3的溶解度比腐植酸钙和聚丙烯酸钙的溶解度小得多，的溶解度比腐植酸钙和聚丙烯酸钙的溶解度小得多，因而可使处理剂的钙盐重新转变为钠盐。因而可使处理剂的钙盐重新转变为钠盐。3沉淀作用沉淀作用 利用某些无机处理剂的络合作用，同样可以有效地除去钻井利用某些无机处理剂的络合作用，同样可以有效地除去钻井液中的液中的Ca2+、Mg2+等污染离子等污染离子。例如，在受到钙侵的钻井液中加。例如，在受到钙侵的钻井液中加入足量的六偏磷酸钠，则可通过下面的络合反应除去入足量的六偏磷酸钠，则可通过下面的

45、络合反应除去Ca2+： Ca2+(NaPO3)6CaNa2(PO3)62-+4Na+ 该反应所生成的络离子该反应所生成的络离子CaNa2(PO3)62-相当稳定，将相当稳定，将Ca2+束缚束缚起来，相当于从钻井液的滤液中除掉了起来，相当于从钻井液的滤液中除掉了Ca2+。 对于用褐煤碱液或铁铬木质素磺酸盐等处理的钻井液，还可对于用褐煤碱液或铁铬木质素磺酸盐等处理的钻井液，还可以利用络合反应提高其抗温性能以利用络合反应提高其抗温性能。例如，加入少量重铬酸盐可使。例如，加入少量重铬酸盐可使上述钻井液的热稳定性明显提高，其中主要作用机理是氧化和络上述钻井液的热稳定性明显提高，其中主要作用机理是氧化和络

46、合。通过络合能有效地抑制腐植酸钠和铁铬木质素磺酸盐的热分合。通过络合能有效地抑制腐植酸钠和铁铬木质素磺酸盐的热分解。解。 4络合作用络合作用 在钻遇岩盐和石膏地层时，常使用盐水钻井液和石膏处在钻遇岩盐和石膏地层时，常使用盐水钻井液和石膏处理的钻井液理的钻井液；对于大段的盐膏层，甚至使用饱和盐水钻井液。；对于大段的盐膏层，甚至使用饱和盐水钻井液。其目的一是为了增强钻井液抗污染的能力，二是为了抑制和防其目的一是为了增强钻井液抗污染的能力，二是为了抑制和防止上述可溶性岩层的溶解，使井径保持规则。止上述可溶性岩层的溶解，使井径保持规则。 由于许多有机处理剂，如丹宁、腐植酸等在水中溶解度由于许多有机处理

47、剂，如丹宁、腐植酸等在水中溶解度很小，不易吸附在粘土颗粒上，因而不能发挥其效能。很小，不易吸附在粘土颗粒上，因而不能发挥其效能。只有只有通过加入适量烧碱才使之转化为可溶性盐通过加入适量烧碱才使之转化为可溶性盐，如单宁酸钠和腐，如单宁酸钠和腐植酸钠，才能充分发挥其效能。这也是钻井液应始终保持碱植酸钠，才能充分发挥其效能。这也是钻井液应始终保持碱性环境的一个重要原因。性环境的一个重要原因。5与有机处理剂生成可溶性盐与有机处理剂生成可溶性盐6抑制溶解的作用抑制溶解的作用第四节第四节 有机处理剂有机处理剂 一、降粘剂一、降粘剂 降降粘粘剂剂又又称称为为解解絮絮凝凝剂剂和和稀稀释释剂剂。钻钻井井液液在在

48、使使用用过过程程中中，常常常常由由于于温温度度升升高高、盐盐侵侵或或钙钙侵侵、固固相相含含量量增增加加或或处处理理剂剂失失效效等等原原因因，使使钻钻井井液液形形成成的的网网状状结结构构增增强强，钻钻井井液液粘粘度度、切切力力增增加加。若若粘粘度度、切切力力过过大大，则则会会造造成成开开泵泵困困难难、钻钻屑屑难难以以除除去去或或钻钻井井过过程程中中激激动动压压力力过过大大等等现现象象，严严重重时时会会导导致致各各种种井井下下复复杂杂情情况况。因因此此，在在钻钻井井液液使使用用和和维维护护过过程程中中，经经常常需需要要加加入入降降粘粘剂，剂，以降低体系的粘度和切力，使其具有适宜的流变性以降低体系的

49、粘度和切力，使其具有适宜的流变性。1、单宁类、单宁类 (1)单宁的来源和性质单宁的来源和性质 单宁又称鞣质，是一大类单宁又称鞣质，是一大类多元酚的衍生物，属于弱有机酸多元酚的衍生物，属于弱有机酸。 从天然植物提取。从天然植物提取。 单宁酸在水溶液中也可以发生水解，生成双五倍子酸单宁酸在水溶液中也可以发生水解，生成双五倍子酸和葡萄糖。双五倍子酸进一步水解，可生成五倍子酸和葡萄糖。双五倍子酸进一步水解，可生成五倍子酸 水解的酸性产物在水解的酸性产物在NaOH溶液中生成双五倍子酸钠和溶液中生成双五倍子酸钠和五倍子酸钠，统称为丹宁酸钠或丹宁碱液，即单宁在钻五倍子酸钠，统称为丹宁酸钠或丹宁碱液，即单宁在

50、钻井液中的有效成分，简化符号为井液中的有效成分，简化符号为NaT。 为了提高单宁酸钠的使用效果，通过为了提高单宁酸钠的使用效果，通过单宁与甲醛和亚硫酸钠单宁与甲醛和亚硫酸钠进进行行磺甲基化反应可制备磺甲基丹宁磺甲基化反应可制备磺甲基丹宁(SMT)。 (2)单宁的稀释机理单宁的稀释机理 单单宁宁酸酸钠钠苯苯环环上上相相邻邻的的双双酚酚羟羟基基可可通通过过配配位位键键吸吸附附在在粘粘土土颗颗粒粒断断键键边边缘缘的的Al3+处处，拆拆散散结结构构；而而剩剩余余的的-ONa和和-COONa均均为为水水化化基基团团，它它们们又又能能给给粘粘土土颗颗粒粒带带来来较较多多的的负负电电荷荷和和水水化化层层，使

51、使粘粘土土颗颗粒粒端端面面处处的的双双电电层层斥斥力力和和水水化化膜膜厚厚度度增增加加，从从而而拆拆散散和和削削弱弱了了粘粘土土颗颗粒粒间间通通过过端端面面和和端端端端连连接而形成的网架结构，并释放出自由水，从而起到稀释作用接而形成的网架结构，并释放出自由水，从而起到稀释作用。 因因此此，单单宁宁类类降降粘粘剂剂主主要要是是通通过过拆拆散散粘粘土土颗颗粒粒网网架架结结构构而而起起降降粘粘作作用用的的。也也就就是是说说，降降低低的的主主要要是是动动切切力力（层层流流状状态态下下达达到到动动平平衡衡时时形形成成网网架架结结构构的的强强弱弱），而而对对塑塑性性粘粘度度的的影响较小影响较小。 若要降低

52、塑性粘度（若要降低塑性粘度（层流状态下，固相颗粒之间、固相层流状态下，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小），应主要通），应主要通过加强钻井液固相控制来实现。过加强钻井液固相控制来实现。 单宁酸钠的上述稀释机理是单宁酸钠的上述稀释机理是具有代表性的具有代表性的，其它分散型，其它分散型降粘剂的作用机理均与之相似。降粘剂的作用机理均与之相似。降粘剂与分散剂的区别降粘剂与分散剂的区别n降粘剂降粘剂只能在端面，不能在表面和层间（分散）作用。只能在端面，不能在表面和层间（分散）作用。用用量量少少（因因优优先先吸吸附附在在端端面面），但但逐逐次

53、次使使用用效效果果下下降；降；用量多时，端面饱和，吸附在平面起另外一种作用；用量多时，端面饱和，吸附在平面起另外一种作用；几乎不增加和减少粘土粒子浓度。几乎不增加和减少粘土粒子浓度。n分散剂分散剂促使粘土粒子对面分开；促使粘土粒子对面分开；使已经分开的保持稳定；使已经分开的保持稳定；使粘土粒子浓度增加。使粘土粒子浓度增加。 2木质素磺酸盐类木质素磺酸盐类 木质素磺酸盐是木材酸法造纸残留下来的一种废液木质素磺酸盐是木材酸法造纸残留下来的一种废液。通常。通常造纸厂供应的纸浆废液是一种已浓缩的粘稠的棕黑色液体，其造纸厂供应的纸浆废液是一种已浓缩的粘稠的棕黑色液体，其中固体含量约为中固体含量约为35-

54、50，密度为，密度为1.261.30g/cm3。其主要成其主要成分为木质素磺酸钠。分为木质素磺酸钠。 (1)铁铬盐的制备及化学组成铁铬盐的制备及化学组成 铁铬木质素磺酸盐俗称铁铬盐，代号为铁铬木质素磺酸盐俗称铁铬盐，代号为FClS。它的制备过。它的制备过程是：在纸浆废液经过发酵提取酒精后，将其浓缩至程是：在纸浆废液经过发酵提取酒精后，将其浓缩至1.251. 27g/cm3，在，在60-80温度下加入预先配制好的温度下加入预先配制好的硫酸亚铁和重铬硫酸亚铁和重铬酸钠溶液酸钠溶液，在充分搅拌下经氧化、络合反应约，在充分搅拌下经氧化、络合反应约2h后，过滤除去后，过滤除去CaSO4，再经喷雾干燥而制

55、得的产品。，再经喷雾干燥而制得的产品。 由于铁铬盐分子中有磺酸基，由于铁铬盐分子中有磺酸基，Fe3+和和Cr3+与木质素磺酸盐与木质素磺酸盐又形成了相当稳定的螯合物，所以铁铬盐是一种抗盐、抗钙的又形成了相当稳定的螯合物，所以铁铬盐是一种抗盐、抗钙的有效降粘剂；有效降粘剂；能用于淡水、海水和饱和盐水钻井液中，并可用能用于淡水、海水和饱和盐水钻井液中，并可用于各种钙处理钻井液中。于各种钙处理钻井液中。 因为分子中磺酸基的硫原子直接与碳原子相连，因为分子中磺酸基的硫原子直接与碳原子相连，Fe3+和和Cr3+与木质素磺酸之间有螯合作用与木质素磺酸之间有螯合作用(木质素磺酸分子与金属离子木质素磺酸分子与

56、金属离子络合时，一个分子同时有两个官能团与同一个离子络合称为螯络合时，一个分子同时有两个官能团与同一个离子络合称为螯合合)，所以铁铬盐的热稳定性很高，可以抗所以铁铬盐的热稳定性很高，可以抗150以上的高温以上的高温。 铁铬盐具有弱酸性，加入钻井液时会引起钻井液的铁铬盐具有弱酸性，加入钻井液时会引起钻井液的pH值值降低，因此降低，因此需配合烧碱使用需配合烧碱使用。一般情况下，应将铁铬盐钻井液。一般情况下，应将铁铬盐钻井液的的pH值控制在值控制在9-11的范围内。的范围内。(2)铁铬盐的性质铁铬盐的性质 稀释机理包括两个方面：稀释机理包括两个方面：一是在粘土颗粒的断键边缘上一是在粘土颗粒的断键边缘

57、上形成吸附水化层，从而削弱粘土颗粒之间的端面和端端形成吸附水化层，从而削弱粘土颗粒之间的端面和端端连接，从而削弱或拆散空间网架结构，致使钻井液的粘度和连接，从而削弱或拆散空间网架结构，致使钻井液的粘度和切力显著降低；切力显著降低；二是铁铬盐分子在泥页岩上的吸附，有抑制二是铁铬盐分子在泥页岩上的吸附，有抑制其水化分散的作用，这不仅有利于井壁稳定，还可以防止泥其水化分散的作用，这不仅有利于井壁稳定，还可以防止泥页岩造浆所引起的钻井液粘度和切力上升。页岩造浆所引起的钻井液粘度和切力上升。 缺陷：缺陷：性能优良的降粘剂，其主要缺点有：性能优良的降粘剂，其主要缺点有： pH值较高，值较高，这是不利于井壁

58、稳定的；有时容易引起钻井液发泡这是不利于井壁稳定的；有时容易引起钻井液发泡；铁铬盐；铁铬盐钻井液的泥饼摩擦系数较高；钻井液的泥饼摩擦系数较高；即铁铬盐含重金属铬，在制备即铁铬盐含重金属铬，在制备和使用过程中均会造成一定的环境污染，对人体健康不利和使用过程中均会造成一定的环境污染，对人体健康不利。(3)铁铬盐的稀释机理及现场应用铁铬盐的稀释机理及现场应用 X40系列降粘剂产品包括系列降粘剂产品包括XA40及及XB40两种。两种。 XA40是相对分子质量较低的是相对分子质量较低的聚丙烯酸钠聚丙烯酸钠。其平均相对分子质量为。其平均相对分子质量为5 000左右。可抗盐抗钙，并可抗左右。可抗盐抗钙，并可

59、抗150的高温。的高温。 XB40是丙烯酸钠与丙烯磺酸钠的相对分子质量较低的共聚物。是丙烯酸钠与丙烯磺酸钠的相对分子质量较低的共聚物。 作用机理作用机理：X40系列处理剂的之所以具有较强的稀释作用，主要是系列处理剂的之所以具有较强的稀释作用，主要是由其由其线型结构、低相对分子质量及强阴离子基团所决定线型结构、低相对分子质量及强阴离子基团所决定的。一方面，由于的。一方面，由于其其分子量低，可通过氢键优先吸附在粘土颗粒上分子量低，可通过氢键优先吸附在粘土颗粒上，从而顶替掉原已吸附在，从而顶替掉原已吸附在粘土颗粒上的高分子聚合物，从而拆散了由高聚物与粘土颗粒之间形成的粘土颗粒上的高分子聚合物，从而拆

60、散了由高聚物与粘土颗粒之间形成的“桥接网架结构桥接网架结构”；另一方面，；另一方面，低分子量的降粘剂可与高分子主体聚合物低分子量的降粘剂可与高分子主体聚合物发生分子间的交联作用，阻碍了聚合物与粘土之间网架结构的形成发生分子间的交联作用，阻碍了聚合物与粘土之间网架结构的形成，从而，从而达到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度过大，相对分子质量过高，反达到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度过大，相对分子质量过高，反而会使粘度、切力增加。而会使粘度、切力增加。 3X-40系列降粘剂系列降粘剂 分子量分子量：约为：约为2 000的的两性离子聚合物稀释剂两性离子聚合物稀释剂 功能团功能团：阳离子基团、阴离

61、子基团和非离子基团，属于乙：阳离子基团、阴离子基团和非离子基团，属于乙烯基单体多元共聚物。烯基单体多元共聚物。 主要特点主要特点：既是降粘剂又是页岩抑制剂。：既是降粘剂又是页岩抑制剂。加量少加量少(通常为通常为0.10.3)就能取得更好的降粘效果，同时还有一定的抑制就能取得更好的降粘效果，同时还有一定的抑制粘土水化膨胀的能力。粘土水化膨胀的能力。 XY27经常与两性离子包被剂经常与两性离子包被剂FA367（或（或PMHA-II）及两性离子降滤失剂及两性离子降滤失剂JT888等配合使用，构成目前国内广泛等配合使用，构成目前国内广泛使用的使用的两性离子聚合物钻井液体系（如大庆油田）两性离子聚合物钻

62、井液体系（如大庆油田）。 两性离两性离子聚合物子聚合物稀释剂还兼有一定的降滤失作用，能同其它类型处理稀释剂还兼有一定的降滤失作用，能同其它类型处理剂互相兼容剂互相兼容。 4XY27 降降粘粘机机理理：由由于于在在XY27的的分分子子链链中中引引入入了了阳阳离离子子基基团团，能能与与粘粘土土发发生生离离子子型型吸吸附附，又又由由于于是是线线性性相相对对分分子子质质量量较较低低的的聚聚合合物物，故故它它比比高高分分子子聚聚合合物物能能更更快快、更更牢牢固固地地吸吸附附在在粘粘土土颗颗粒粒上上。而而且且XY27的的特特有有结结构构使使它它与与高高聚聚物物之之间间的的交交联联或或络络合合机机会会增增加

63、加，从从而而使使其其比比阴阴离离子子聚聚合合物物降降粘粘剂剂有有更更好好的的降降粘粘效效果。果。 两两性性离离子子降降粘粘剂剂还还具具有有一一定定的的抑抑制制页页岩岩水水化化的的作作用用，这这是是因因为为分分子子链链中中的的有有机机阳阳离离子子基基团团吸吸附附于于粘粘土土表表面面之之后后，一一方方面面中中和和了了粘粘土土表表面面的的一一部部分分负负电电荷荷，削削弱弱了了粘粘土土的的水水化化作作用用；另另一方面这种特殊分子结构使聚合物链之间更容易发生缔合。一方面这种特殊分子结构使聚合物链之间更容易发生缔合。因此，因此，尽管其相对分子质量较低，仍能对粘土颗尽管其相对分子质量较低，仍能对粘土颗粒进行

64、包被，粒进行包被，不减弱体系抑制性。此外，分子链不减弱体系抑制性。此外，分子链中大量水化基团所形成的水化膜，中大量水化基团所形成的水化膜，可阻止自由水可阻止自由水分子与粘土表面的接触分子与粘土表面的接触，并提高粘土颗粒的抗剪，并提高粘土颗粒的抗剪切强度。切强度。试验表明，在含有试验表明，在含有FA367的膨润土浆中，只需加的膨润土浆中，只需加入少量入少量XY27，钻井液的粘度、切力就急剧下降，钻井液的粘度、切力就急剧下降，且滤失量降低，泥饼变得致密。还发现随其加量且滤失量降低，泥饼变得致密。还发现随其加量增加，钻井液容纳钻屑的能力明显增强。增加，钻井液容纳钻屑的能力明显增强。 5. 稀释剂选择

65、方法稀释剂选择方法仪仪 器器: 漏斗粘度计、旋转粘度计。漏斗粘度计、旋转粘度计。评价指标：评价指标：Gel、 YP 、 漏漏 、 AV方方 法：法：钻井液钻井液 + 稀释剂（稀释剂（%） 测定性能测定性能评价指标：评价指标： Gel、 YP 漏漏 、 AV （下降）（下降）水基钻井液用降粘剂评价程序水基钻井液用降粘剂评价程序 降降降降滤滤滤滤失失失失剂剂剂剂又又又又称称称称为为为为滤滤滤滤失失失失控控控控制制制制剂剂剂剂、降降降降失失失失水水水水剂剂剂剂。在在钻钻井井过过程程中中，钻钻井井液液的的滤滤液液侵侵入入地地层层会会引引起起泥泥页页岩岩水水化化膨膨胀胀，严严重重时时导导致致井井壁壁不不

66、稳稳定定和和各各种种井井下下复复杂杂情情况况，钻钻遇遇产产层层时时还还会会造造成成油油气气层层损损害害。加加入入降降滤滤失失剂剂的的目目的的，就就是是要要通通过过在在井井壁壁上上形形成成低低渗渗透透率率、柔柔韧韧、薄薄而而致致密密的的滤滤饼饼，尽尽可可能能降降低低钻钻井井液液的的滤滤失失量量。 降降滤滤失失剂剂是是钻钻井井液液处处理理剂剂的的重重要要剂剂种种，根根据据其其来来源源主主要要分分为为腐腐植植酸酸类类、纤纤维维素素类类、丙丙烯烯酸酸类类、淀淀粉粉类类和和树树脂脂类类等等。由由于于其其品品种种繁繁多多，下下面面仅仅选选择择每每一一类类中中具具有有代代表表性性的的产产品品进进行介绍。行介

67、绍。二、降滤失剂二、降滤失剂u腐腐植植酸酸(Humic Acid)主主要要来来源源于于褐褐煤煤。褐褐煤煤是是一一种种未未成成熟熟的的煤煤，燃燃烧烧值值比比较较低低，有有效效成成分分是是腐腐植植酸酸，好好的的褐褐煤煤腐腐植植酸酸含含量量可可达达7080。腐腐植植酸酸结结构构非非常常复复杂杂的的、相相对分子质量不均一。对分子质量不均一。u 主主要要功功能能团团：酚酚羟羟基基、羧羧酸酸基基、醇醇羟羟基基、醌醌基基、甲甲氧氧基基和和羰羰基基等等，由由于于分分子子量量较较大大，一一般般难难溶溶于于水水，但但易易溶溶于于碱碱溶溶液液，生生成成腐腐植酸钠植酸钠是作为钻井液降滤失剂的有效成分。是作为钻井液降滤

68、失剂的有效成分。u 水水化化作作用用较较强强的的羧羧钠钠基基等等水水化化基基团团，使使腐腐植植酸酸钠钠不不但但具具有有很很好好的的降降滤滤失失作作用用，还还兼有一定降粘作用。兼有一定降粘作用。 1腐植酸类腐植酸类褐煤碱液褐煤碱液u褐煤碱液是褐煤粉加适量烧碱和水配制而成，褐煤碱液是褐煤粉加适量烧碱和水配制而成，其有效成分为腐植酸钠其有效成分为腐植酸钠。除了起降滤失作用外，还可除了起降滤失作用外，还可兼作降粘剂兼作降粘剂。u现场常用的配方为：现场常用的配方为：褐煤：烧碱：水褐煤：烧碱：水15：(13)：(50200)。主要根。主要根据褐煤中腐殖酸的含量确定烧碱加量。据褐煤中腐殖酸的含量确定烧碱加量

69、。u褐煤碱液降滤失机理褐煤碱液降滤失机理：含有多种官能团的阴离子型大分子如腐植酸钠：含有多种官能团的阴离子型大分子如腐植酸钠吸吸附在粘土颗粒表面形成吸附水化层，同时提高粘土颗粒的电动电位，附在粘土颗粒表面形成吸附水化层，同时提高粘土颗粒的电动电位，因而因而增大颗粒聚结的机械阻力和静电斥力，提高钻井液的聚结稳定性，使其中增大颗粒聚结的机械阻力和静电斥力，提高钻井液的聚结稳定性，使其中的粘土颗粒保持多级分散状态，并有相对较多的细颗粒的粘土颗粒保持多级分散状态，并有相对较多的细颗粒，所以能形成致密，所以能形成致密的泥饼的泥饼。此外，粘土颗粒上的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥饼更加致密。此外，粘土颗粒上

70、的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥饼更加致密。(2)常用的腐植酸类降滤失剂常用的腐植酸类降滤失剂u用浓度为用浓度为3N（浓度单位，一升溶液中所含溶质的克当量数浓度单位，一升溶液中所含溶质的克当量数）的稀的稀HNO3与褐煤在与褐煤在4060下下进行氧化和硝化反应，进行氧化和硝化反应，可制得可制得硝基腐植酸，再用烧碱中和可制得硝基腐植酸钠。制备时，两硝基腐植酸，再用烧碱中和可制得硝基腐植酸钠。制备时，两者的配比为腐植酸：者的配比为腐植酸：HNO31：2。该反应使腐植酸的平均相该反应使腐植酸的平均相对分子质量降低，羧基增多，并将硝基引入分子中对分子质量降低，羧基增多，并将硝基引入分子中。u 硝基腐植酸钠

71、具有硝基腐植酸钠具有良好的降滤失和降粘作用良好的降滤失和降粘作用。u 其突出特点：其突出特点：一是热稳定性高一是热稳定性高，抗温可达，抗温可达200以上；二是以上；二是抗盐能力比褐煤碱液明显增强抗盐能力比褐煤碱液明显增强，在含盐，在含盐2030的情况下仍的情况下仍能有效地控制滤失量和粘度。其抗钙能力也较强，能有效地控制滤失量和粘度。其抗钙能力也较强，可用于配制可用于配制不同不同pH值的石灰钻井液。值的石灰钻井液。硝基腐植酸钠硝基腐植酸钠u铬腐植酸是褐煤与重铬酸盐（铬腐植酸是褐煤与重铬酸盐（Na2Cr2O7或或K2Cr2O7）反应）反应后的生成物，在后的生成物，在80以上的温度下，分别发生氧化和

72、螯合两以上的温度下，分别发生氧化和螯合两步反应。氧化使腐植酸的亲水性增强，同时步反应。氧化使腐植酸的亲水性增强，同时Cr2072-（6价）价）被还原成被还原成Cr3+；然后再与氧化腐植酸或腐植酸进行螯合。增；然后再与氧化腐植酸或腐植酸进行螯合。增加在水中的溶解度，其抗盐、抗钙能力也比腐植酸钠强（基加在水中的溶解度，其抗盐、抗钙能力也比腐植酸钠强（基本上不抗盐、钙）本上不抗盐、钙）u 铬腐植酸既有降滤失作用，又有降粘作用。具有很高的热铬腐植酸既有降滤失作用，又有降粘作用。具有很高的热稳定性和较好的防塌效果。稳定性和较好的防塌效果。 u 由于由于Cr3+的存在对环境和人身健康有一定影响，现场已经的

73、存在对环境和人身健康有一定影响，现场已经很少使用。很少使用。铬腐植酸铬腐植酸u 褐煤与甲醛、褐煤与甲醛、Na2SO3(或或NaHSO3)在在pH为为911的条件下进行磺甲基化反的条件下进行磺甲基化反应，可制得应，可制得磺甲基褐煤，其代号为磺甲基褐煤，其代号为SMC。所得产品进一步用。所得产品进一步用Na2Cr2O7进行进行氧化和螯合，生成的磺甲基腐植酸铬处理效果会更好。氧化和螯合，生成的磺甲基腐植酸铬处理效果会更好。u 磺甲基水化基团，与煤碱剂相比，磺甲基水化基团，与煤碱剂相比，磺甲基褐煤的降滤失效果更进一步增磺甲基褐煤的降滤失效果更进一步增强。磺甲基褐煤是我国用于深井的强。磺甲基褐煤是我国用

74、于深井的“三磺三磺”处理剂之一处理剂之一。其主要特点是具。其主要特点是具有很有很强的热稳定性强的热稳定性，在，在200230的高温下能有效地控制淡水钻井液的滤的高温下能有效地控制淡水钻井液的滤失量和粘度。其失量和粘度。其缺点是抗盐效果较差缺点是抗盐效果较差，在，在200单独使用时，抗盐不超过单独使用时，抗盐不超过3。但。但与磺甲基酚醛树脂（与磺甲基酚醛树脂（SMP）配合处理时，抗盐能力可大大提高）配合处理时，抗盐能力可大大提高。u 如果我们用如果我们用KOH提取腐植酸提取腐植酸，或者，或者KOH和和NaOH按一定比例配和，则按一定比例配和，则产物中含有产物中含有腐殖酸钾腐殖酸钾，钾离子具有晶格

75、固定作用，因此，钾离子具有晶格固定作用，因此，井壁稳定能力会井壁稳定能力会大大增强大大增强。 磺甲基褐煤磺甲基褐煤第四节第四节 有机处理剂有机处理剂 2纤维素类纤维素类 纤维素是由纤维素是由许多环式葡萄糖单元构成的许多环式葡萄糖单元构成的长链状高分子化合物长链状高分子化合物，以纤维素为原料可以，以纤维素为原料可以制得一系列钻井液降滤失剂，其中使用最多制得一系列钻井液降滤失剂，其中使用最多的是的是钠羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素（简称（简称CMC）和）和羟乙基羟乙基纤维素纤维素（简称（简称HEC）。）。 (1)钠羧甲基纤维素的物理特性钠羧甲基纤维素的物理特性 纯净的钠羧甲基纤维素为纯净的钠羧甲基纤维

76、素为白色纤维状粉白色纤维状粉末末，具有吸湿性，溶于水后形成胶状液。是，具有吸湿性，溶于水后形成胶状液。是一种广泛使用的性能良好的降滤失剂。一种广泛使用的性能良好的降滤失剂。(2)结构特点和性质结构特点和性质 在在由由纤纤维维素素制制成成钠钠羧羧甲甲基基纤纤维维素素的的过过程程中中，除除了了聚聚合合度度明明显显降降低低之之外外，另另一一变变化化是是将将 CH2COONa(钠钠羧羧甲甲基基)通通过过醚醚键键连连接接到到纤纤维维素素的的葡葡萄萄糖糖单单元元上上去去。通通常常将将纤纤维维素素分分子子每每一一葡葡萄萄糖糖单单元元上上的的3个个羟羟基基中中，羟羟基基上上的的氢氢被被取取代代而而生生成成醚醚

77、的的个个数数称称做做取取代代度度或或醚醚化化度度。研研究究表表明明，决决定定钠钠羧羧甲甲基基纤纤维维素素性性质质和和用用途途的的因因素素主主要要有有两两个个：一一是是聚聚合合度度n，二二是取代度是取代度d。在相同的浓度、温度等条件下，不同聚合度的在相同的浓度、温度等条件下，不同聚合度的Na-CMC水溶液的水溶液的粘度有很大差别。聚合度越高，其水溶液的粘度越大。工业上常粘度有很大差别。聚合度越高，其水溶液的粘度越大。工业上常根据其水溶液粘度大小，将根据其水溶液粘度大小，将Na-CMC分为以下三个等级：分为以下三个等级：高粘高粘Na-CMC：在：在25时，时，1水溶液的粘度为水溶液的粘度为4005

78、00mPas。一般用作低固相钻井液的悬浮剂、封堵剂及增稠剂。其取代度约一般用作低固相钻井液的悬浮剂、封堵剂及增稠剂。其取代度约为为0.60.65，聚合度大于，聚合度大于700。中粘中粘Na-CMC：在：在25时，时，2水溶液粘度为水溶液粘度为50270mPas。用。用于一般钻井液，既起降滤失作用，又可提高钻井液的粘度。其取于一般钻井液，既起降滤失作用，又可提高钻井液的粘度。其取代度约为代度约为0.80.85，聚合度为，聚合度为600左右。左右。低粘低粘Na-CMC：在：在25时，时，2的水溶液粘度小于的水溶液粘度小于50mPas。主要。主要用作加重钻井液的降滤失剂，以免引起粘度过大。其取代度约

79、为用作加重钻井液的降滤失剂，以免引起粘度过大。其取代度约为0.80.9，聚合度为，聚合度为500左右。左右。 CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离子。其分子链上的在钻井液中电离生成长链的多价阴离子。其分子链上的羟基和醚氧基为吸附基团，而羧钠基为水化基团。羟基和醚氧基为吸附基团，而羧钠基为水化基团。羟基和醚氧基羟基和醚氧基通过与粘土颗粒表面上的氧形成氢键或与粘土颗粒断键边缘上的通过与粘土颗粒表面上的氧形成氢键或与粘土颗粒断键边缘上的Al3+之间形成配位键使之间形成配位键使CMC能吸附在粘土上；而多个羧钠基通过能吸附在粘土上；而多个羧钠基通过水化使粘土颗粒表面水化膜变厚，粘土颗粒表面电动电位的绝

80、对水化使粘土颗粒表面水化膜变厚，粘土颗粒表面电动电位的绝对值升高，负电量增加，从而阻止粘土颗粒之间因碰撞而聚结成大值升高，负电量增加，从而阻止粘土颗粒之间因碰撞而聚结成大颗粒颗粒(护胶作用护胶作用)，并且多个粘土细颗粒会同时吸附在，并且多个粘土细颗粒会同时吸附在CMC的一条的一条分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了粘土分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了粘土颗粒的聚结稳定性颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻井液中细颗粒的含量，形成致有利于保持钻井液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。密的滤饼，降低滤失量。(3)钠羧甲基纤维素的降滤失机理钠羧甲基纤维素的降滤失

81、机理a. 吸附作用吸附作用 具有高粘度和弹性的吸附水化层对泥饼的堵孔作用和具有高粘度和弹性的吸附水化层对泥饼的堵孔作用和CMC溶液的高粘度也在一定程度上起降滤失的作用。溶液的高粘度也在一定程度上起降滤失的作用。 b. 提粘和堵塞作用提粘和堵塞作用第四节第四节 有机处理剂有机处理剂 3丙烯酸类聚合物丙烯酸类聚合物 丙烯酸类聚合物是低固相聚合物钻井液的主要处理剂类型丙烯酸类聚合物是低固相聚合物钻井液的主要处理剂类型之一之一。制备这类聚合物的主要原料有。制备这类聚合物的主要原料有丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯磺酸酸和丙烯磺酸等。等。 根据所引入官能团、相对分子质量、水解度和所生

82、成盐类根据所引入官能团、相对分子质量、水解度和所生成盐类的不同，可合成一系列钻井液处理剂。的不同，可合成一系列钻井液处理剂。 这里仅介绍较常用的降滤失剂这里仅介绍较常用的降滤失剂水解聚丙烯腈及其盐类、水解聚丙烯腈及其盐类、PAC(聚丙烯酸盐聚丙烯酸盐)系列产品和丙烯酸盐系列产品和丙烯酸盐SK系列产品系列产品。 (1)水解聚丙烯腈水解聚丙烯腈 聚丙烯腈是制造腈纶聚丙烯腈是制造腈纶(人造羊毛人造羊毛)的合成纤维材料，代号为的合成纤维材料，代号为PAN。聚丙烯腈是一种由丙烯腈合成的高分子聚合物聚丙烯腈是一种由丙烯腈合成的高分子聚合物。它的平均聚合度大约。它的平均聚合度大约为为23503760，一般产

83、品的平均相对分子质量为，一般产品的平均相对分子质量为12.5万万20万。万。 在在95100温度下，温度下，聚丙烯腈在聚丙烯腈在NaOH溶液中容易发生水解，生溶液中容易发生水解，生成的水解聚丙烯睛常用代号成的水解聚丙烯睛常用代号Na-HPAN表示表示。水解聚丙烯腈可看做是。水解聚丙烯腈可看做是丙丙烯酸钠、丙烯酰胺和丙烯腈烯酸钠、丙烯酰胺和丙烯腈的三元共聚物。的三元共聚物。u水水解解聚聚丙丙烯烯腈腈处处理理钻钻井井液液的的性性能能，主主要要取取决决于于聚聚合合度度和分子中的和分子中的羧钠基与酰胺基之比羧钠基与酰胺基之比(即即水解程度水解程度)。u聚聚合合度度较较高高时时，降降滤滤失失性性能能比比

84、较较强强，并并可可增增加加钻钻井井液的粘度和切力液的粘度和切力；u而聚合度较低时，降滤失和增粘作用均相应减弱而聚合度较低时，降滤失和增粘作用均相应减弱。u由由于于Na-HPAN分分子子的的主主链链为为-C-C-键键，还还带带有有热热稳稳定性很强的腈基，因此定性很强的腈基，因此可抗可抗200以上高温以上高温。u该处理剂的该处理剂的抗盐能力也较强抗盐能力也较强，但抗钙能力较弱但抗钙能力较弱。u除除Na-HPAN外外，目目前前常常用用的的同同类类产产品品还还有有水水解解聚聚丙丙烯烯腈腈钙钙盐盐Ca-(HPAN)2、水水解解聚聚丙丙烯烯腈腈铵铵盐盐(NH4-HPAN)、水解聚丙烯腈钾盐水解聚丙烯腈钾盐

85、(K-HPAN)。uCa-(HPAN)2具具有有较较强强的的抗抗盐盐、抗抗钙钙能能力力，在在淡淡水水钻井液和海水钻井液中都有良好的降滤失效果。钻井液和海水钻井液中都有良好的降滤失效果。uNH4-HPAN除除了了降降滤滤失失作作用用外外，还还具具有有抑抑制制粘粘土土水水化化分分散散的的作作用用，因因此此常常用用做做页页岩岩抑抑制制剂剂，同同时时具具有有一一定降粘效果。定降粘效果。uK-HPAN的抑制防塌效果就更加突出。的抑制防塌效果就更加突出。 PAC-l41是是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物。它。它降滤失的同时，还兼有增粘作用，

86、并且还能调节流型，改进钻井液的剪切降滤失的同时，还兼有增粘作用，并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性。该处理剂能稀释性。该处理剂能抗抗180的高温，抗盐可达饱和的高温，抗盐可达饱和。 PAC-l42是是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的四元共聚物丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的四元共聚物。在。在降滤同时增粘，其增粘幅度比降滤同时增粘，其增粘幅度比PAC-l41小。小。主要在淡水、海水和饱和盐水钻主要在淡水、海水和饱和盐水钻井液中用做降滤失剂井液中用做降滤失剂。 PAC-l43是由是由多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物，相对，相

87、对分子质量为分子质量为150万万-200万，分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、万，分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基和磺酸基等多种官能团。该产品为腈基和磺酸基等多种官能团。该产品为各种矿化度的水基钻井液的降滤失各种矿化度的水基钻井液的降滤失剂，并能抑制泥页岩水化分散剂，并能抑制泥页岩水化分散。 (2)PAC系列产品系列产品 各种复合离子型的各种复合离子型的聚丙烯酸盐（聚丙烯酸盐（PAC）聚合物。聚合物。 (3)丙烯酸盐丙烯酸盐SK系列产品系列产品该该系系列列产产品品为为丙丙烯烯酸酸盐盐的的多多元元共共聚聚物物。其其外外观观为为白白色色粉粉末末，易易溶于水，溶液呈碱性。主要用

88、做溶于水，溶液呈碱性。主要用做聚合物钻井液的降滤失剂聚合物钻井液的降滤失剂。SK-1可可用用于于无无固固相相完完井井液液和和低低固固相相钻钻井井液液，在在配配合合用用NaCl、CaCl2等无机盐加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。等无机盐加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。SK-2是一种具有是一种具有较强的抗盐、抗钙能力，不增粘较强的抗盐、抗钙能力，不增粘的降滤失剂。的降滤失剂。SK-3主主要要用用在在当当聚聚合合物物钻钻井井液液受受到到无无机机盐盐污污染染后后，作作为为降降粘粘剂剂，同时可改善钻井液的热稳定性，同时可改善钻井液的热稳定性，降低高温高压滤失量降低高温高压滤失量。第四节第

89、四节 有机处理剂有机处理剂 4树脂类树脂类以酚醛树脂为主体，经磺化或引入其它官能团而制得。以酚醛树脂为主体，经磺化或引入其它官能团而制得。 (1)磺甲基酚醛树脂磺甲基酚醛树脂 磺甲基酚醛树脂磺甲基酚醛树脂(SMP-I，SMP-II)是一种抗高温降滤失剂。是一种抗高温降滤失剂。u磺磺甲甲基基酚酚醛醛树树脂脂分分子子的的主主链链由由亚亚甲甲基基桥桥和和苯苯环环组组成成，又又引引入了大量磺酸基，入了大量磺酸基，故热稳定性强，可抗故热稳定性强，可抗180200的高温的高温。u因因引引入入磺磺酸酸基基的的数数量量不不同同，抗抗无无机机电电解解质质的的能能力力会会有有所所差差别别。目目前前使使用用量量很很

90、大大的的SMP-I型型产产品品可可用用于于矿矿化化度度小小于于1105mg/L的钻井液，按氯化钠计算的钻井液，按氯化钠计算15；u而而SMP-II型型产产品品可可抗抗盐盐至至饱饱和和，同同时时具具有有一一定定的的抗抗钙钙能能力力，是主要用于饱和盐水钻井液的降滤失剂。是主要用于饱和盐水钻井液的降滤失剂。u此此外外，磺磺甲甲基基酚酚醛醛树树脂脂还还能能改改善善滤滤饼饼的的润润滑滑性性，对对井井壁壁也也有一定的稳定作用。有一定的稳定作用。 (2)磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物(SLSP) 该产品是该产品是磺化木质素与磺甲基酚醛树脂的缩合物磺化木质素与磺甲基酚醛树脂的缩合

91、物，代号，代号为为SLSP。合成。合成SLSP的反应一般分两步进行。首先合成磺甲基的反应一般分两步进行。首先合成磺甲基酚醛树脂，其原料和反应步骤同前，第二步再与磺化木质素酚醛树脂，其原料和反应步骤同前，第二步再与磺化木质素缩合得到缩合得到SLSP。 SLSP与与磺磺甲甲基基酚酚醛醛树树脂脂有有相相似似的的优优良良性性能能，但但在在原原来来树树脂脂的的基基础础上上引引入入了了一一部部分分磺磺化化木木质质素素。所所以以SLSP在在降降低低钻钻井井液液滤滤失失量量的的同同时时，还还有有优优良良的的稀稀释释特特性性。该该产产品品的的投投产产还还有有助于解决造纸废液引起的环境污染问题，成本也有所下降。助

92、于解决造纸废液引起的环境污染问题，成本也有所下降。缺点是在钻井液中比较容易起泡，必要时需配合加入消泡剂。缺点是在钻井液中比较容易起泡，必要时需配合加入消泡剂。 (3)磺化褐煤树脂磺化褐煤树脂 (SPNH)u磺磺化化褐褐煤煤树树脂脂是是褐褐煤煤中中的的某某些些官官能能团团与与酚酚醛醛树树脂脂通通过过缩缩合合反反应应所所制制得得的的。 SPNH是是以以褐褐煤煤和和腈腈纶纶废废丝丝为为主主要要原原料料，通通过过采采用用接接枝枝共共聚聚和和磺磺化化的的方方法法制制得得的的一一种种含含有有羟羟基基、羰羰基基、亚亚甲甲基基、磺磺酸酸基、羧基和腈基等多种官能团基、羧基和腈基等多种官能团的共聚物。的共聚物。u

93、SPNH主主要要起起降降滤滤失失作作用用，但但同同时时还还具具有有一一定定的的降降粘粘作作用用。具具有有较较强强的的抗抗温温、抗抗盐盐和和抗抗钙钙能能力力，据据报报道道其其抗抗温温可可达达230，且且不会发生胶凝。总的来看，其性能优于同类的其它磺化处理剂。不会发生胶凝。总的来看，其性能优于同类的其它磺化处理剂。第四节第四节 有机处理剂有机处理剂 5淀粉类淀粉类 淀淀粉粉(Starch)的的结结构构与与纤纤维维素素相相似似，属属于于碳碳水水化化合合物物，是是最最早早使使用用的的钻钻井井液液降降滤滤失失剂剂之之一一。淀淀粉粉从从谷谷物物或或玉玉米米中中分分离离出出来来，它它在在50以以下下不不溶溶

94、于于水水，温温度度超超过过55以以上上开开始始溶溶胀胀，直直至至形形成成半半透透明明凝凝胶胶或或胶胶体体溶溶液液。加加碱碱也也能能使使它它迅迅速速而而有有效效地地溶溶胀胀。其其它它化化学学性性质质与与纤纤维维素素相相似似，同同样样可可以以进进行行酯酯化、醚化、羧甲基化、接枝和交联反应，从而制得一系列改性产品化、醚化、羧甲基化、接枝和交联反应，从而制得一系列改性产品。 在在某某些些钻钻井井液液中中，加加入入淀淀粉粉不不仅仅可可以以降降低低滤滤失失量量，而而且且还还有有助助于于提提高高钻钻井井液液中中粘粘土土颗颗粒粒的的聚聚结结稳稳定定性性。淀淀粉粉在在淡淡水水、海海水水和和饱饱和和盐盐水水钻钻井

95、井液液中中均均可可使用使用。 淀淀粉粉的的降降滤滤失失机机理理一一方方面面是是它它吸吸收收水水分分，减减少少了了钻钻井井液液中中的的自自由由水水；另另一一方方面面是是形形成成的的囊囊状状物物可可进进入入泥泥饼饼的的细细缝缝中中，从从而而堵堵塞塞水水的的通通路路，进进一一步步降降低了泥饼的渗透性低了泥饼的渗透性。羧羧甲甲基基淀淀粉粉(Carboxymethyl Starch)是是淀淀粉粉的的改改性性产产品品，代代号号为为CMS。在在碱碱性性条条件件下下，淀淀粉粉与与氯氯乙乙酸酸发发生生醚醚化化反反应应即即制制得得羧羧甲甲基基淀淀粉粉。从从现现场场试试验验情情况况看看，CMS降降滤滤失失效效果果好

96、好，而而且且作作用用速速度度快快。在在提提粘粘方方面面，对对塑塑性性粘粘度度影影响响小小，而而对对动动切切力力影影响响大大，因因而而有有利利于于携携带带钻钻屑屑。并并且且由由于于价价格格便便宜宜，选选用用它它作作降降滤滤失失剂剂可可降降低低钻钻井井液液成成本本。尤尤其其是是钻钻盐盐膏膏层层时时，可可使使钻钻井井液液性性能能稳稳定定，滤滤失失量量低低，并并具具有有防防塌塌作作用用。改改性性淀淀粉粉也也更更适适于于在在盐盐水钻井液中使用，尤其在饱和盐水钻井液中效果最好。水钻井液中使用，尤其在饱和盐水钻井液中效果最好。羟羟丙丙基基淀淀粉粉(HydroxyPropyl Starch)的的代代号号为为H

97、PS。在在碱碱性性条条件件下下，淀淀粉粉与与环环氧氧乙乙烷烷或或环环氧氧丙丙烷烷发发生生醚醚化化反反应应，便便制制得得羟羟乙乙基基淀淀粉粉或或羟羟丙丙基基淀淀粉粉。由由于于这这种种改改性性淀淀粉粉的的分分子子链链节节上上引引入入了了羟羟基基，其其水水溶溶性性、增增粘粘能能力力和和抗抗微微生生物物作作用用的的能能力力都都得得到到了了显显著著的的改改善善。羟羟丙丙基基淀淀粉粉为为非非离离子子型型高高分分子子材材料料，对对高高价价阳阳离离子子不不敏敏感感，抗抗盐盐、抗抗钙钙污污染染能能力力很很强强。在在处处理理Ca2+污污染染的的钻钻井井液液时时，比比CMC效效果果更更好好。HPS可可与与酸酸溶溶性

98、性暂暂堵堵剂剂QS-2等等配配制制成成无无粘粘土土相相暂暂堵堵型型钻钻井井液液，有有利利于于保保护护油油气气层层。在在阳阳离离子子型型或或两两性性离离子子型型聚聚合合物物钻钻井井液液中中，HPS可可有有效效地地降降低低钻钻井井液液的的滤滤失失量量。此此外外，HPS在在固固井、修井作业中可用来配制前置隔离液和修井液等。井、修井作业中可用来配制前置隔离液和修井液等。抗抗温温淀淀粉粉DFD-140是是一一种种白白色色或或淡淡黄黄色色的的颗颗粒粒，分分子子链链节节上上同同时时含含有有阳阳离离子子基基团团和和非非离离子子基基团团，而而不不含含阴阴离离子子基基团团。DFD-140抗抗温温性性能能较较好好，

99、在在4盐盐水水钻钻井井液液中中可可以以稳稳定定到到140，在在饱饱和和盐盐水水钻钻井井液液中中可可以以稳稳定定到到130。并并且且可可与与几几乎乎所所有有水水基基钻钻井井液体系和处理剂相配伍液体系和处理剂相配伍。6. 降失水剂选择方法降失水剂选择方法仪仪 器器: API静失水仪、静失水仪、HTHP静失水仪。静失水仪。评价性能：评价性能：静失水量、泥饼厚度。静失水量、泥饼厚度。方方 法：法：钻井液钻井液 + 降失水剂（降失水剂（%） 测定性能测定性能评价标准：评价标准： API静失水静失水 5ml/30min； h 0.5mm. HTHP静失水静失水 15ml/30min；h 300万）。非万）

100、。非离子型和阴离子型絮凝剂主要是通过吸附、桥接、蜷曲、离子型和阴离子型絮凝剂主要是通过吸附、桥接、蜷曲、下沉机理下沉机理；阳离子絮凝剂阳离子絮凝剂除了搭桥机理以外，还具有电性除了搭桥机理以外，还具有电性中和，具有更快更高的絮凝效率。中和，具有更快更高的絮凝效率。3 3、絮凝絮凝剂选择方法剂选择方法仪仪 器器: : 几个带塞量筒。几个带塞量筒。方方 法：法： 1010分钟分钟 3030分钟分钟 6060分钟分钟评价标准：评价标准： 指定时间内絮凝物下降的高度。指定时间内絮凝物下降的高度。钻井液用絮凝剂评价程序钻井液用絮凝剂评价程序第四节第四节 有机处理剂有机处理剂 七、油层保护剂七、油层保护剂 油层保护剂的种类也很多，如油层保护剂的种类也很多，如屏蔽暂堵剂，有油溶性的、屏蔽暂堵剂，有油溶性的、酸溶性的、反排压差解堵酸溶性的、反排压差解堵等。等。 实实际际上上很很多多处处理理剂剂的的作作用用可可能能不不止止一一种种，高高分分子子聚聚合合物物可可以以同同时时具具有有增增粘粘、絮絮凝凝、降降滤滤失失以以及及调调节节钻钻井井液液流流型型等等作作用用；沥沥青青类类产产品品除除了了做做页页岩岩抑抑制制剂剂外外，还还具具有有很很好好的的润润滑滑钻钻具具、降降低钻井液滤失量、封堵易漏失地层和油层保护低钻井液滤失量、封堵易漏失地层和油层保护等作用。等作用。