（三磺）钻井液聚磺钻井液.ppt

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1、抗高温深井水基钻井液中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）鄢捷年鄢捷年 20102010年年1111月月关于深井的概念深井：井深深井：井深 4570m（15 000英尺）英尺）超深井：井深超深井：井深 6100m（20 000英尺）英尺）特深井：井深特深井：井深 9144m（30 000英尺）英尺）美国美国1938年年 第一口深井（第一口深井（4572m）1949年年 第一口超深井（第一口超深井（6250m）1974年年 第一口特深井（第一口特深井（9583m）中国中国1966年年 第一口深井第一口深井大庆松基六井（大庆松基六井（4719m）70年代年代 东风东风2井（井（5006m）、）、

2、新港新港57井（井（5127m）、王深、王深2井井（5163m）1976年年 第一口超深井第一口超深井女基井（女基井（6011m）1978年年 最深超深井最深超深井关基井（关基井（7175m）对深井钻井液的特殊要求具有抗高温的能力。具有抗高温的能力。应优选出各种能够抗高温的处理剂。例如，褐煤类产品（抗温204）就比木质素类产品（抗温170）有更高的抗温能力；在高温条件下具有强的抑制能力。在高温条件下具有强的抑制能力。除常用的KCl、NaCl等无机盐和Ca(OH)2外，在有机聚合物处理剂中，阳离子聚合物就比带有羧钠基的阴离子聚合物具有更强的抑制性；具有良好的高温流变性。具有良好的高温流变性。对深

3、井加重钻井液，尤其应加强固控，并控制膨润土含量以避免高温增稠。通过加入生物聚合物等改进流型，提高携屑能力；加入抗高温的稀释剂控制静切力；具有良好的润滑性。具有良好的润滑性。通过加入抗高温的液体或固体乳化剂，以及混油等措施来降低摩阻。高温对深井水基钻井液性能的影响7000 m以上的深井，井温可高达以上的深井，井温可高达200以上，压力以上，压力可达可达150200 MPa。由于水的可压缩性相对较小，故压力对水基钻井由于水的可压缩性相对较小，故压力对水基钻井液的密度及其他性能，如流变性、滤失造壁性等液的密度及其他性能，如流变性、滤失造壁性等均无明显的影响。均无明显的影响。温度对深井钻井液性能的影响

4、十分显著，深井水温度对深井钻井液性能的影响十分显著，深井水基钻井液的主要问题是抗高温。基钻井液的主要问题是抗高温。钻杆内与环空的温度剖面Fluid Type - HTHP wells膨润土含量对钻井液热稳定性的影响1-lb/bbl=2.855kg/m30.286%2.5%5%7.5%钻井液中粘土的高温分散作用在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒，特别是膨润土颗粒在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒，特别是膨润土颗粒的分散度进一步增加，从而使颗粒浓度增多、比表面增大的分散度进一步增加，从而使颗粒浓度增多、比表面增大的现象称为高温分散。的现象称为高温分散。其实质是水化分散，高温进一步促其实质是水化分散，高

5、温进一步促进了水化分散。进了水化分散。影响高温分散的因素：影响高温分散的因素：（1）粘土的种类。在常温下越容易）粘土的种类。在常温下越容易水化的粘土，高温分散作用也越强；（水化的粘土，高温分散作用也越强；（2）温度越高，作用）温度越高，作用时间越长，高温分散也就越显著；（时间越长，高温分散也就越显著；（3）随）随pH值升高而增强；值升高而增强；（4）一些高价无机阳离子，如）一些高价无机阳离子，如Ca2+、Mg2+、Al3+等对粘土等对粘土高温分散具有抑制作用。高温分散具有抑制作用。关于高温胶凝关于高温胶凝由于高温分散引起的高温增稠与钻井液中粘土含量密切相由于高温分散引起的高温增稠与钻井液中粘土

6、含量密切相关。关。当粘土含量大到某一数值时，钻井液在高温下会丧失当粘土含量大到某一数值时，钻井液在高温下会丧失其流动性而形成凝胶，这种现象被称为高温胶凝。其流动性而形成凝胶，这种现象被称为高温胶凝。防止钻井液高温胶凝是深井钻井液的一项关键技术。目前防止钻井液高温胶凝是深井钻井液的一项关键技术。目前有以下两项措施可有效地预防高温胶凝的发生：有以下两项措施可有效地预防高温胶凝的发生：一是使用一是使用抗高温处理剂抑制高温分散，二是将钻井液中的粘土（特抗高温处理剂抑制高温分散，二是将钻井液中的粘土（特别是膨润土）含量控制在其容量限以下。别是膨润土）含量控制在其容量限以下。某种钻井液的粘土容量限可通过室

7、内实验确定。高温深井某种钻井液的粘土容量限可通过室内实验确定。高温深井水基钻井液必须将粘土的实际含量严格控制在其容量限以水基钻井液必须将粘土的实际含量严格控制在其容量限以内。内。高温对钻井液处理剂的影响高温对钻井液处理剂的影响高温降解：高温降解：高分子有机处理剂受高温作用而导致分子链发生断裂的现象称为高温高分子有机处理剂受高温作用而导致分子链发生断裂的现象称为高温降解降解。包括高分子主链断裂和亲水基团与主链连接键断裂这两种情况。包括高分子主链断裂和亲水基团与主链连接键断裂这两种情况。前一种情况会降低处理剂的分子量，失去高分子化合物的特性；后一前一种情况会降低处理剂的分子量，失去高分子化合物的特

8、性；后一种情况会降低处理剂的亲水性，使其抗污染能力和功效减弱。种情况会降低处理剂的亲水性，使其抗污染能力和功效减弱。任何高分子处理剂在高温下均会发生降解，但由于其分子结构和外界任何高分子处理剂在高温下均会发生降解，但由于其分子结构和外界条件不同，发生明显降解的温度也有所不同。影响高温降解的首要因条件不同，发生明显降解的温度也有所不同。影响高温降解的首要因素是处理剂的分子结构，同时与钻井液的素是处理剂的分子结构，同时与钻井液的pHpH值以及剪切作用等因素有值以及剪切作用等因素有关。关。一般以处理剂在水溶液中发生明显降解时的温度来表示其抗温能力。一般以处理剂在水溶液中发生明显降解时的温度来表示其抗

9、温能力。一些常用钻井液处理剂的抗温能力一些常用钻井液处理剂的抗温能力处处 理理 剂剂 名名 称称抗抗 温温 能能 力力单宁酸钠单宁酸钠130栲胶碱液栲胶碱液80100铁铬盐铁铬盐130180CMC140180腐植酸衍生物腐植酸衍生物180200磺甲基单宁磺甲基单宁180200磺甲基褐煤磺甲基褐煤200220磺甲基酚醛树脂磺甲基酚醛树脂200水解聚丙烯腈水解聚丙烯腈200230淀粉及其衍生物淀粉及其衍生物115130高温交联高温交联在高温作用下，处理剂分子中存在的各种不饱和键和活性基团在高温作用下，处理剂分子中存在的各种不饱和键和活性基团会促使分子之间发生各种反应，相互联结，从而使分子量增大会促

10、使分子之间发生各种反应，相互联结，从而使分子量增大的现象称为高温交联。可将其看作是与高温降解相反的一种作的现象称为高温交联。可将其看作是与高温降解相反的一种作用。用。高温交联对钻井液性能的影响有好和坏两种可能。如果交联适高温交联对钻井液性能的影响有好和坏两种可能。如果交联适当，适度增大处理剂的分子量，则可能抵消高温降解的破坏作当，适度增大处理剂的分子量，则可能抵消高温降解的破坏作用，甚至可能使处理剂进一步改性增效。比如，在高温下磺化用，甚至可能使处理剂进一步改性增效。比如，在高温下磺化褐煤与磺化酚醛树脂复配使用时的降滤失效果要比它们单独使褐煤与磺化酚醛树脂复配使用时的降滤失效果要比它们单独使用

11、时的效果好得多。用时的效果好得多。如果交联过度，形成体型网状结构，则会导致处理剂水溶性变如果交联过度，形成体型网状结构，则会导致处理剂水溶性变差，这种必然破坏钻井液的性能，严重时整个体系变成凝胶，差，这种必然破坏钻井液的性能，严重时整个体系变成凝胶，丧失流动性。丧失流动性。高温对处理剂与粘土相互作用的影响高温对处理剂与粘土相互作用的影响高温解吸附作用高温解吸附作用:在高温下，处理剂在粘土表面的吸附作用会明显减弱，其原因主要是分在高温下，处理剂在粘土表面的吸附作用会明显减弱，其原因主要是分子热运动加剧所造成的。子热运动加剧所造成的。高温解吸附会影响处理剂的护胶能力，使粘土颗粒更加分散，从而影响高

12、温解吸附会影响处理剂的护胶能力，使粘土颗粒更加分散，从而影响钻井液的热稳定性和其它各种性能，常表现出高温滤失量剧增，流变性失钻井液的热稳定性和其它各种性能，常表现出高温滤失量剧增，流变性失去控制。去控制。高温去水化作用高温去水化作用:在高温下，粘土颗粒表面和处理剂分子中亲水基团的水化能力会降低，在高温下，粘土颗粒表面和处理剂分子中亲水基团的水化能力会降低，使水化膜变薄，从而导致处理剂护胶能力减弱。使水化膜变薄，从而导致处理剂护胶能力减弱。导致滤失量增大，严重时会促使高温胶凝和高温固化等现象的发生。导致滤失量增大，严重时会促使高温胶凝和高温固化等现象的发生。可逆和不可逆的性能变化不可逆的性能变化

13、关系到钻井液的热稳定性；可逆的不可逆的性能变化关系到钻井液的热稳定性；可逆的性能变化则反映了钻井液从井口到井底，然后再返回性能变化则反映了钻井液从井口到井底，然后再返回到井口这个循环过程中的性能变化。到井口这个循环过程中的性能变化。为了研究钻井液不可逆的性能变化，需要模拟井下温为了研究钻井液不可逆的性能变化，需要模拟井下温度，用滚子加热炉对钻井液进行滚动老化，然后冷至度，用滚子加热炉对钻井液进行滚动老化，然后冷至室温，评价其经受室温，评价其经受高温之后的性能高温之后的性能；为了研究可逆的性能变化，则需要测定钻井液在高温为了研究可逆的性能变化，则需要测定钻井液在高温高压条件下的流变性和滤失量，评

14、价其高压条件下的流变性和滤失量，评价其高温下的性能高温下的性能。抗高温处理剂的分子结构特征为提高热稳定性，处理剂分子主链的连接键，以及主链与亲水基团的连接键应为“CC”、“CN”和“CS”等键，应尽量避免分子中有易氧化的醚键和易水解的酯键。为了使处理剂在高温下对粘土表面有较强的吸附能力，常在处理剂分子中引入Cr3+、Fe3+等高价金属阳离子，使之与有机处理剂形成络合物，如铬-腐植酸钠和铁铬盐等。为了减轻高温去水化作用，处理剂分子中的主要水化基团应选用亲水性强的离子基，如磺酸基（SO3）、磺甲基（CH2SO3）和羧基（COO）等，以保证处理剂吸附在粘土颗粒表面后能形成较厚的水化膜，使钻井液具有较

15、强的热稳定性。常用的抗高温降粘剂 抗高温降粘剂与一般降粘剂的不同之处主要表现在：不仅能有效抗高温降粘剂与一般降粘剂的不同之处主要表现在：不仅能有效地拆散钻井液中粘土晶片以端地拆散钻井液中粘土晶片以端- -面和端面和端- -端连接而形成的网架结构，而端连接而形成的网架结构，而且能通过高价阳离子的络合作用，有效地抑制粘土的高温分散。且能通过高价阳离子的络合作用，有效地抑制粘土的高温分散。A、磺甲基单宁（、磺甲基单宁（SMT） 简称磺化单宁，是磺甲基单宁酸钠与铬简称磺化单宁，是磺甲基单宁酸钠与铬离子的络合物。外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈碱离子的络合物。外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈

16、碱性。抗温可达性。抗温可达180200。其加量一般在。其加量一般在1%以下，使用的以下，使用的pH范围为范围为911。B、磺甲基栲胶（、磺甲基栲胶（SMK） 简称磺化栲胶。为棕褐色粉末或细颗简称磺化栲胶。为棕褐色粉末或细颗粒，易溶于水，水溶液呈碱性。不含重金属离子，无毒，无污粒，易溶于水，水溶液呈碱性。不含重金属离子，无毒，无污染，抗温可达染，抗温可达180。其降粘性能与。其降粘性能与SMT相似，可任选一种使相似，可任选一种使用。用。抗高温降滤失剂 A、磺甲基褐煤（SMC） 简称磺化褐煤，既是抗高温降粘剂，同时又是抗高温降滤失剂。抗温可达200220。一般用量为35%。B、磺甲基酚醛树脂 简称

17、磺化酚醛树脂，分为1型产品（SMP-1）和2型产品（SMP-2）。在200220甚至更高温度下，不会发生明显降解。 SMP-1与SMC复配使用的效果更好。这是由于与SMC复配后，SMP-1在粘土表面的吸附量可增加56倍，又由于在高温和碱性条件下，SMP-1 和SMC易发生交联反应。若交联适度，则会增强降滤失的效果。两种处理剂的配比以11较为合适，一般加量均为35%。SMP-1与SMC复配对钻井液滤失量和泥饼渗透率的影响钻 井 液 配 方API滤失量，mlK，(10-6mm2)r = 1.06 g/cm3原浆+ 3%SMP-111.61.39r = 1.06 g/cm3原浆+ 3%SMP-1 +

18、 3%SMC5.60.99r = 1.06 g/cm3 原浆 + 3%SMP-1 + 15%NaCl22.63.42r = 1.06 g/cm3 原浆 + 3%SMP-1 + 3%SMC + 15%NaCl6.81.24抗高温降滤失剂SMP-1几乎可与所有处理剂相配伍，并适用于目前国内任几乎可与所有处理剂相配伍，并适用于目前国内任何一种钻井液体系。通过何一种钻井液体系。通过SMP-1和和SMC复配，可将各种分复配，可将各种分散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液和聚合物钻井液等散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液和聚合物钻井液等转变为抗温、抗盐的深井钻井液体系。转变为抗温、抗盐的深井钻井液体系。SM

19、P-2主要用于抗主要用于抗180200的饱和盐水钻井液和的饱和盐水钻井液和Cl 含含量大于量大于11万万mg/L的高矿化度盐水钻井液。的高矿化度盐水钻井液。国内常用的抗温降滤失剂还有磺化木质素磺甲基酚醛树脂国内常用的抗温降滤失剂还有磺化木质素磺甲基酚醛树脂（SLSP）、水解聚丙烯腈（）、水解聚丙烯腈（HPAN）、酚醛树脂与腐植酸）、酚醛树脂与腐植酸的缩合物（的缩合物（SPNH）以及丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物）以及丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物（PAC-141、PAC-142、PAC-143）等。）等。国外抗高温钻井液处理剂美国早期研制的美国早期研制的SSMA（磺化苯乙烯马来酸酐共聚物）：（磺化苯乙烯马

20、来酸酐共聚物）：一种分子量为一种分子量为10005000，抗温可达，抗温可达230的稀释剂；的稀释剂；Resinex：磺化褐煤树脂，可抗温：磺化褐煤树脂，可抗温220的降滤失剂；的降滤失剂；德国研制的德国研制的COP-1和和COP-2（乙烯基磺酸盐共聚物）：抗（乙烯基磺酸盐共聚物）：抗温可达温可达260，抗盐、钙能力强，抗盐、钙能力强，以上处理剂在分子组成上有一个共同点，即在碳链上都含以上处理剂在分子组成上有一个共同点，即在碳链上都含有磺酸根（有磺酸根（SO3），这是研制抗高温聚合物处理剂所必须），这是研制抗高温聚合物处理剂所必须的一个官能团。的一个官能团。常用抗高温钻井液体系及其应用 我国抗

21、高温深井钻井液技术的发展可分我国抗高温深井钻井液技术的发展可分为三个阶段：为三个阶段： 钙处理钻井液钙处理钻井液 磺化（三磺）钻井液磺化（三磺）钻井液 聚磺钻井液聚磺钻井液磺化钻井液以以SMC、SMP-1、SMT（或（或SMK）等配制而成的钻井液。磺化钻井液）等配制而成的钻井液。磺化钻井液是典型的分散钻井液体系。是典型的分散钻井液体系。20世纪世纪70年代后期，四川女基井和关基井分年代后期，四川女基井和关基井分别用此类钻井液钻达别用此类钻井液钻达6011 m和和7175 m。其主要特点是热稳定性好，在高温高压下可保持良好的流变性和较低的其主要特点是热稳定性好，在高温高压下可保持良好的流变性和较

22、低的滤失量，抗盐侵能力强，泥饼致密且可压缩性好。滤失量，抗盐侵能力强，泥饼致密且可压缩性好。SMP-1与与SMC复配，使钻井液的复配，使钻井液的HTHP滤失量得到有效的控制；滤失量得到有效的控制；SMT或或SMK由于调整高温下的流变性能，从而大大地提高了钻井液的防塌、由于调整高温下的流变性能，从而大大地提高了钻井液的防塌、防卡、抗温以及抗盐、钙侵的能力。若加入适量防卡、抗温以及抗盐、钙侵的能力。若加入适量Na2Cr2O7，抗温可达，抗温可达200220。该体系中膨润土的允许含量视钻井液密度而定（见下表），所选用处理该体系中膨润土的允许含量视钻井液密度而定（见下表），所选用处理剂的品种和加量则与

23、钻井液含盐量有关。剂的品种和加量则与钻井液含盐量有关。 “三磺”钻井液的密度与膨润土允许含量的关系钻井液密度，g/cm31.41.61.82.02.2膨润土允许含量，g/l45804070406035503040聚磺钻井液聚磺钻井液是将聚合物钻井液和磺化钻井液结合在一起而聚磺钻井液是将聚合物钻井液和磺化钻井液结合在一起而形成的一类抗高温钻井液体系。既保留了聚合物钻井液的形成的一类抗高温钻井液体系。既保留了聚合物钻井液的优点，又对其在高温高压下的泥饼质量和流变性进行了改优点，又对其在高温高压下的泥饼质量和流变性进行了改进，从而有利于深井钻速的提高和井壁的稳定。进，从而有利于深井钻速的提高和井壁的

24、稳定。该类钻井液的抗温能力可达该类钻井液的抗温能力可达200250，抗盐可至饱和。，抗盐可至饱和。从从20世纪世纪80年代起，已广泛应用于我国深井钻井作业中。年代起，已广泛应用于我国深井钻井作业中。聚磺钻井液的配方和性能应根据井温、所要求的矿化度和聚磺钻井液的配方和性能应根据井温、所要求的矿化度和所钻地层的特点，在室内试验基础上加以确定。一般情况所钻地层的特点，在室内试验基础上加以确定。一般情况下膨润土含量为下膨润土含量为4080 mg/l，随井温升高和含盐量、钻井，随井温升高和含盐量、钻井液密度增加，其含量应有所降低。液密度增加，其含量应有所降低。聚磺钻井液的组成高分子聚合物聚丙烯酸盐，如高

25、分子聚合物聚丙烯酸盐，如80A-51、FA-367、PAC-141和和KPAM等在等在体系中用作包被剂，其加量随钻井液含盐量增加而增大，随井温升高而体系中用作包被剂，其加量随钻井液含盐量增加而增大，随井温升高而减少，一般加量范围为减少，一般加量范围为0.11.0%。中等分子量的聚合物处理剂，如水解聚丙烯腈的盐类，常在体系中起降中等分子量的聚合物处理剂，如水解聚丙烯腈的盐类，常在体系中起降滤失和适当增粘的作用，其加量为滤失和适当增粘的作用，其加量为0.31.0%。低分子量的聚合物，如低分子量的聚合物，如XY-27等，在体系中主要起降粘、切的作用，其等，在体系中主要起降粘、切的作用，其一般加量为一

26、般加量为0.10.5%。磺化酚醛树脂类产品，如磺化酚醛树脂类产品，如SMP-1、SPNH和和SLSP等。等。 SMP-1常与常与SMC复配使用，用于改善泥饼质量和降低钻井液的复配使用，用于改善泥饼质量和降低钻井液的HTHP滤失量。前者加量滤失量。前者加量一般为一般为13%，后者为，后者为02%。13%的磺化沥青常用于封堵泥页岩的层理裂隙，增强井壁稳定性和进的磺化沥青常用于封堵泥页岩的层理裂隙，增强井壁稳定性和进一步改善泥饼质量。必要时还需加入一步改善泥饼质量。必要时还需加入0.10.3% Na2Cr2O7或或K2Cr2O7，以提高钻井液的热稳定性。以提高钻井液的热稳定性。聚磺钻井液的使用要点由

27、上部地层所使用的聚合物钻井液在井内转化而成。转化最由上部地层所使用的聚合物钻井液在井内转化而成。转化最好在技术套管中进行。好在技术套管中进行。使用与配方等浓度的各种处理剂的混合液来对井浆进行维护。使用与配方等浓度的各种处理剂的混合液来对井浆进行维护。若发现井浆性能发生变化，可适当调整混合液中各种处理剂若发现井浆性能发生变化，可适当调整混合液中各种处理剂的配比。的配比。适宜的膨润土含量是聚磺钻井液保持良好性能的关键，必须适宜的膨润土含量是聚磺钻井液保持良好性能的关键，必须进行控制。如果泥饼质量变差，进行控制。如果泥饼质量变差，HTHP滤失量增大，应及时滤失量增大，应及时增大增大SMP-1、SMC

28、和磺化沥青的加量；若抑制性较差，可适和磺化沥青的加量；若抑制性较差，可适当增大高分子量聚合物包被剂的加量或加入适量当增大高分子量聚合物包被剂的加量或加入适量KCl。国内外各公司深井钻井液组成情况 都具有相似的组成，即都具有相似的组成，即 抗高温聚合物包被剂抗高温聚合物包被剂 高温稳定剂高温稳定剂 无机盐无机盐M-I Durathem System聚合物包被剂：PHPA EMI-164高温稳定剂：Desco（磺化单宁） Resinex（褐煤树脂） Polysal（淀粉） Polypac（聚阴离子纤维素） Spersene（铁铬木质素磺酸盐）无机盐：Ca(OH)2Baroid Polynox聚合物

29、包被剂：聚合物包被剂：VSVA（乙烯酰胺-乙烯磺酸盐共聚物） AKTA（抗高温流型调节剂）高温稳定剂：高温稳定剂：Lignox（丙烯酸-木质素共聚物） Baronex（聚阴离子纤维素） Carbonex（褐煤类非离子型处理剂） DexTrid（淀粉）无机盐：无机盐：Ca(OH)2Milpark Pyro-Drill聚合物包被剂：聚合物包被剂：COP-1（AMPS/AM共聚物） COP-1（AMPS/AAM共聚物） 高温稳定剂：高温稳定剂：SSMA（磺化苯乙烯马来酸酐共 聚物） Chemral-x（改性褐煤） Filtrex（褐煤树脂）无机盐：无机盐：Ca(OH)2国内国内聚磺钻井液聚磺钻井液聚

30、合物包被剂：聚合物包被剂：PAC系列、系列、SK系列等，但抗温性不够；系列等，但抗温性不够； 可抗可抗200 C 的的AMPS/AM、AMPS/AAM、 Polydrill等正在研制中。等正在研制中。 高温稳定剂：高温稳定剂：SMK（磺化栲胶）磺化栲胶）SMC（磺化褐煤）磺化褐煤）SMP（磺化酚醛树脂）磺化酚醛树脂）SLSP（磺化木质素磺甲基酚醛树脂）磺化木质素磺甲基酚醛树脂）SPNH（磺化褐煤树脂）磺化褐煤树脂）以及纤维素类、改性淀粉类等。以及纤维素类、改性淀粉类等。无机盐：无机盐：Ca(OH)2、KCl我国深井钻井液技术的发展经历三个发展阶段：经历三个发展阶段：1 1、钙处理钻井液阶段（、

31、钙处理钻井液阶段（60-7060-70年代）年代）用用CMC、FCLS、NaC、表面活性剂调节表面活性剂调节流变和降滤失性能；流变和降滤失性能；用用Ca(OH)2、CaSO4H2O 、CaCl2或或NaCl增强抑制性，提高抗污染能力。增强抑制性，提高抗污染能力。 2 2、三磺钻井液阶段（、三磺钻井液阶段（7070年代后期）年代后期）使用使用SMK、SMC、SMP，并配合并配合FCLS、 CMC、 Ca(OH)2 、K2CrO7、表面活性剂（表面活性剂（SP-80、AS等），等），成功钻成女基井（成功钻成女基井（6011m）和关基井（和关基井（7175m）。）。抗温超过抗温超过190 C，标志着

32、我国深井钻井液技术已标志着我国深井钻井液技术已接近于国际先进水平。接近于国际先进水平。我国深井钻井液技术的发展3 3、聚磺钻井液阶段（、聚磺钻井液阶段（8080年代以后）年代以后） 聚合物钻井液与三磺钻井液相结合，其广泛应用是我聚合物钻井液与三磺钻井液相结合，其广泛应用是我国深井钻井液技术的又一大进步。国深井钻井液技术的又一大进步。三磺钻井液三磺钻井液 + 阴离子型丙烯酰胺、丙烯腈类聚合物阴离子型丙烯酰胺、丙烯腈类聚合物三磺钻井液三磺钻井液 + 两性离子型聚合物（两性离子型聚合物（FA-367、XY-27、JT-888等）等）三磺钻井液三磺钻井液 + 阳离子型聚合物（大阳离子阳离子型聚合物（大

33、阳离子CPAM、CHM、SP-2等；小阳离子等；小阳离子NW-1、CSW-1等）等）大阳离子：包被、絮凝作用；小阳离子：抑制泥页岩水化膨胀与分散。大阳离子：包被、絮凝作用；小阳离子：抑制泥页岩水化膨胀与分散。我国深井钻井液技术的发展聚磺钻井液的组成抑制剂类（或简称抑制剂类（或简称“聚聚”类）类）包括有机聚合物和无机盐类包括有机聚合物和无机盐类主要作用：抑制泥页岩地层水化、膨胀、造浆，主要作用：抑制泥页岩地层水化、膨胀、造浆， 主要有利于钻井时地层的稳定。主要有利于钻井时地层的稳定。分散剂类（或简称分散剂类（或简称“磺磺”类）类）主要作用：维持钻井液良好的流变性和低的滤失主要作用：维持钻井液良好

34、的流变性和低的滤失 性，主要有利于钻井液性能的稳定。性，主要有利于钻井液性能的稳定。使用聚磺钻井液的经验准则 以井深以井深25003000m（白垩系前后）为界，白垩系前后）为界，上部地层：上部地层：“多聚少磺多聚少磺”、“只聚不磺只聚不磺”（因一般（因一般情况下蒙脱石含量较多，造浆严重）情况下蒙脱石含量较多，造浆严重）下部地层：下部地层：“少聚多磺少聚多磺”、“只磺不聚只磺不聚”（因一般（因一般情况下伊利石较多，坍塌严重，且井温偏高）情况下伊利石较多，坍塌严重，且井温偏高）或概括为：或概括为：“上不分散、下分散上不分散、下分散”深深深深井井井井高高高高温温温温水水水水基基基基重重重重泥泥泥泥浆

35、浆浆浆流流流流变变变变性性性性的的的的（热热热热）稳稳稳稳定定定定和和和和控控控控制是目前泥浆技术未能很好解决的重大技术难题：制是目前泥浆技术未能很好解决的重大技术难题：制是目前泥浆技术未能很好解决的重大技术难题：制是目前泥浆技术未能很好解决的重大技术难题： 稳定性问题：高温后增稠、胶凝、固化稳定性问题：高温后增稠、胶凝、固化稳定性问题：高温后增稠、胶凝、固化稳定性问题：高温后增稠、胶凝、固化高温后减稠高温后减稠高温后减稠高温后减稠 高温流变性问题：升温增稠，高温流变性问题：升温增稠，高温流变性问题：升温增稠，高温流变性问题：升温增稠，P P循循循循增加，开泵困难增加，开泵困难增加，开泵困难增

36、加，开泵困难升温降粘，升温降粘，升温降粘，升温降粘， 洗井困难，重晶石沉淀洗井困难，重晶石沉淀洗井困难，重晶石沉淀洗井困难，重晶石沉淀井井井井愈愈愈愈深深深深，井井井井温温温温愈愈愈愈高高高高，问问问问题题题题愈愈愈愈突突突突出出出出（粘粘粘粘度度度度升升升升高高高高控控控控制不了或粘度低而提不起来）。制不了或粘度低而提不起来）。制不了或粘度低而提不起来）。制不了或粘度低而提不起来）。预测：有望在预测：有望在2 23 3年内解决这个至今困扰深井钻井的重大技术难题。年内解决这个至今困扰深井钻井的重大技术难题。深井高温水基重泥浆流变性提提高高泥泥浆浆对对高高温温分分散散的的抑抑制制性性，达达到到所

37、所需程度（难点）需程度（难点）降降低低粘粘土土（膨膨润润土土）含含量量：远远低低于于其其高高温容量上限，但应高于其下限温容量上限，但应高于其下限解解决决低低粘粘土土含含量量下下的的高高温温后后减减稠稠及及高高温温下低粘、切的问题（难点）下低粘、切的问题（难点）主要技术思路及难点在上述基本思路的基础上，加强三个方向：在上述基本思路的基础上，加强三个方向：不影响泥浆密度而大量减少重晶石用量不影响泥浆密度而大量减少重晶石用量( (泥浆泥浆加重不完全依靠重晶石加重不完全依靠重晶石) )不影响泥浆流变性而能大幅度降低膨润土含量不影响泥浆流变性而能大幅度降低膨润土含量( (流变性控制不完全依靠膨润土流变性

38、控制不完全依靠膨润土) )对粘土分散的抑制性不依靠降粘剂，而是以大对粘土分散的抑制性不依靠降粘剂，而是以大幅度提高水相的抑制性为重点。幅度提高水相的抑制性为重点。目前较有希望的技术方向 有机酸盐：有机酸盐：甲酸钠甲酸钠( (钾、铯钾、铯) )、乙酸钠、乙酸钠( (钾钾、铯铯) )具有溶解度高、溶液密度高、结晶点低的特点。具有溶解度高、溶液密度高、结晶点低的特点。盐类盐类饱和度饱和度密度密度g/cm3结晶点结晶点pH甲酸钠甲酸钠451.34-239.4甲酸钾甲酸钾761.60-4010.5甲酸铯甲酸铯832.37-5713.0有机酸盐加重钻井液体系 高浓度有机盐具有很强的抑制粘土水化分散能力。高

39、浓度有机盐具有很强的抑制粘土水化分散能力。 浓度盐类1020273640425076NaCl0.930.840.755CaCl20.940.830.630.340.32HCOOK0.920.870.790.670.540.25盐水溶液的活度盐水溶液的活度 若它与聚合醇等配合使用，则抑制性还能进一步提高到现若它与聚合醇等配合使用，则抑制性还能进一步提高到现有泥浆达不到的程度。有泥浆达不到的程度。有机酸盐加重钻井液体系(A)(A)由于有机盐溶液密度很容易达到由于有机盐溶液密度很容易达到1.501.50以上，这以上，这样使泥浆所需加重剂的量可大幅度减少。例如样使泥浆所需加重剂的量可大幅度减少。例如重

40、晶石加重泥浆。重晶石加重泥浆。 设淡水泥浆设淡水泥浆=1.20 =1.20 相同钻屑含量的甲酸相同钻屑含量的甲酸钾泥浆钾泥浆=1.70=1.70。它加重到它加重到2.002.00、2.502.50所需重所需重晶石相当于淡水泥浆加重到晶石相当于淡水泥浆加重到1.501.50、2.002.00。这样。这样固相含量就低得多，其粘土容量限升高很多。固相含量就低得多，其粘土容量限升高很多。有机盐加重钻井液体系的优点(B) (B) 由于其活度很低，泥浆抑制粘土水化能力成倍提高。又由于其活度很低，泥浆抑制粘土水化能力成倍提高。又使粘土容量限大大提高。同时又能稳定井壁和保护油层。使粘土容量限大大提高。同时又能

41、稳定井壁和保护油层。(C) (C) 辅之以降粘剂的抑制性及稀释性，则可达到预期效果。辅之以降粘剂的抑制性及稀释性，则可达到预期效果。(D)(D)高浓度有机酸盐与现有高温处理剂有较好的配伍性高浓度有机酸盐与现有高温处理剂有较好的配伍性( (不严不严重影响其高温降失水、降粘效能重影响其高温降失水、降粘效能) )，在高温浓度条件下仍，在高温浓度条件下仍比较容易形成符合要求的泥浆体系。且腐蚀性也比无机比较容易形成符合要求的泥浆体系。且腐蚀性也比无机盐相对较弱。盐相对较弱。成功体系示例：成功体系示例：甲酸盐甲酸盐聚合物泥浆、甲酸盐聚合物泥浆、甲酸盐聚磺泥浆、聚磺泥浆、 甲酸盐甲酸盐正电胶泥浆正电胶泥浆存

42、在问题：存在问题： 成本较高、防腐蚀问题及有效配套处理剂。需成本较高、防腐蚀问题及有效配套处理剂。需进一步应用研究并使体系配套。进一步应用研究并使体系配套。有机盐加重钻井液体系的优点 问题的关键是聚合物的抗温、抗盐增粘、增切能力。现已有问题的关键是聚合物的抗温、抗盐增粘、增切能力。现已有的较为成功的产品如：的较为成功的产品如：XCD、M-I公司微交联聚合物，公司微交联聚合物，AP-P系列系列(XCF系列系列)。是现在国内外正大力研究开发的体系。此体系与有。是现在国内外正大力研究开发的体系。此体系与有机酸配合使用其效果将可能更好。机酸配合使用其效果将可能更好。 把泥浆中膨润土含量降低到粘土容量下

43、限，彻底解决靠近把泥浆中膨润土含量降低到粘土容量下限，彻底解决靠近(超超过过)上限所带来的问题。用自身可以提高泥浆粘度、切力的新型上限所带来的问题。用自身可以提高泥浆粘度、切力的新型抗温抗盐聚合物来建立抗温抗盐聚合物来建立(补充补充)泥浆所需的粘、切及携带、悬浮能泥浆所需的粘、切及携带、悬浮能力。再配合现有抗高温泥浆技术，从而使整体问题简化。力。再配合现有抗高温泥浆技术，从而使整体问题简化。 抗温抗盐增粘抗温抗盐增粘(切切)剂的开发与应用剂的开发与应用有机盐抗高温加重钻井液需进一步开展的工作总总 结结抗抗200以上高温深井水基钻井液技术仍是当前钻井领域以上高温深井水基钻井液技术仍是当前钻井领域的技术瓶颈之一；高温重泥浆的流变性控制是技术的关键的技术瓶颈之一；高温重泥浆的流变性控制是技术的关键点。点。聚磺钻井液仍是抗高温水基钻井液的基本体系。在该体系聚磺钻井液仍是抗高温水基钻井液的基本体系。在该体系中，抗温、抗盐聚合物的研制是目前攻关的主要目标。中，抗温、抗盐聚合物的研制是目前攻关的主要目标。有机盐与聚磺体系的结合有机盐与聚磺体系的结合有望解决高温重泥浆的流变有望解决高温重泥浆的流变性控制问题。性控制问题。近年来又研制出一些新体系，提出一些新思路，但尚不够近年来又研制出一些新体系，提出一些新思路，但尚不够成熟，正在进一步研究中。成熟，正在进一步研究中。 谢 谢！