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1、钻井液配浆材料钻井液配浆材料与处理剂与处理剂钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第第二章二章上一内容下一内容回主目录钻井液工艺原理电子教案第六章钻井液配浆原材料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；2、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配浆原材料 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，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展水平。据统计，1972年我国钻井液材料和处理剂总共只有21种，1975年以后开始取
2、得突破性进展，到1983年底增至76种，1993年增加到16类共260种。近几年在各种新型聚合物、正电胶和聚合醇等高效处理剂的研究方面，又分别取得了新的进展。 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，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。 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。钻井液配浆原材料 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
3、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。钻井液配浆原材料 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16类，即(1)降滤失剂；(2)增粘剂；(3)乳化剂，使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂 ；(5)堵漏剂；(6)降粘剂；(7)缓蚀剂；(8)粘土类；(9)润滑
4、剂；(10)加重剂；(11)杀菌剂；(12)消泡剂；(13)泡沫剂；(14)絮凝剂；(15)解卡剂；(16)其它类等。 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。 钻井液配浆原材料钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第第二章二章第一节 钻井液配浆原材料
5、一、粘土类一、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15mpas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15mpas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，仅用于性能要求不高的钻井液。 由于无机盐对膨润土的水化分散具有一定的抑制作用，
6、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。将膨润土先在淡水中预水化，然后再加入盐水中，可以提高其在盐水中的造浆率。钻井液配浆原材料 膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：(1)增加粘度和切力，提高井增加粘度和切力，提高井眼净化能力；眼净化能力；(2)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；(3)对于胶结不对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；良的地层，可改善井眼的稳定性；(4)防止井漏防止井漏。 海泡石、凹凸棒石和坡缕缟石是较典型的抗盐、耐高温的粘土矿物，主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液。用抗盐粘土配制的钻井液一般形成的泥 饼质量不好，滤
7、失量较大。因此，必须配合使用降滤失剂。海泡石有很强的造浆能力，用它配制的钻井液具有较高的热稳定性。此外，海泡石还具有一定的酸溶性(在酸中可溶解60左右)，因此，在保护油气层的钻井液中，还可用做酸溶性暂堵剂。在我国，由于目前这几种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。 有机土是由膨润土经季铵盐类阳离子表面活性剂处理而制成的亲油膨有机土是由膨润土经季铵盐类阳离子表面活性剂处理而制成的亲油膨润土润土。有机土可以在油中分散，形成结构，其作用与水基钻井液中的膨润土类似。 钻井液配浆原材料 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，由不溶于水的
8、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。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： (1)重晶石粉 重晶石粉是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过机械加工后而制成的灰白色粉末状产品。按照API标准，其密度应达到4.2g/cm3，粉末细度要求通过200目筛网时的筛余量300万）。非离子型和阴离子型絮凝剂
9、主要是通过吸附、桥接、蜷曲、下沉机理；阳离子絮凝剂除了搭桥机理以外，还具有电性中和，具有更快更高的絮凝效率。钻井液配浆原材料5、影响因素、影响因素分子量分子量：相对分子量300600万，太小，分子链太短絮凝效果分子链太短絮凝效果变差变差，小于1万，起到的主要作用就会是降粘作用，太高，则会影响在水中的溶解度影响在水中的溶解度；水解度水解度，太低影响伸展，水溶性差影响伸展，水溶性差，水解度太高则影响吸附影响吸附，因为粘土颗粒也是带负电，根据同性电荷相斥，反而降低在粘土颗粒表面的吸附浓度；浓度浓度，高浓度，粘土颗粒表面被完全吸附，高分子聚合物起到的作用是空间稳定作用空间稳定作用，或者护胶作用，当吸附
10、浓度刚好为粘土颗粒表面积的表面积的23时，絮凝效果最好时，絮凝效果最好；pH值值，阴离子型絮凝剂在弱碱性环境弱碱性环境中更有利于发挥作用。钻井液配浆原材料第三节 粘土的水化膨胀作用钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第第二章二章上一内容下一内容回主目录第四节第四节 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，油溶性的、酸溶性的、反排压差解堵等这将在油气层保护课详细讲解。 实际上很多处理剂的作用可能不止一种处理剂的作用可能不止一种，高分子聚合物可以同时具有增增粘、絮凝、降滤失以及调节钻井液流型等粘、絮凝、降滤失以及调节钻井液流型等作用；沥青类产品除了做页岩抑页岩抑制剂外，还具有很好的润滑钻具、降低钻井液滤失量、封堵易漏失地层和制剂外，还具有很好的润滑钻具、降低钻井液滤失量、封堵易漏失地层和油层保护油层保护等作用。钻井液配浆原材料
