鉆井液完井液處理劑-大全-第一卷

1、1配漿材料與處理劑配漿材料與處理劑鉆井液配漿原材料鉆井液配漿原材料是指在配漿中用量較大的基本是指在配漿中用量較大的基本組分，例如膨潤土、水、油和重晶石等。組分，例如膨潤土、水、油和重晶石等。處理劑處理劑是用于改善和穩(wěn)定鉆井液性能而加入的化是用于改善和穩(wěn)定鉆井液性能而加入的化學(xué)添加劑。學(xué)添加劑。處理劑是鉆井液的核心組分，很少的加量就會對處理劑是鉆井液的核心組分，很少的加量就會對鉆井液性能產(chǎn)生很大影響。鉆井液性能產(chǎn)生很大影響。配漿原材料與處理劑之間無嚴(yán)格的界限。配漿原材料與處理劑之間無嚴(yán)格的界限。2鉆井液處理劑的分類鉆井液處理劑的分類第一類分類方法（按組成）：第一類分類方法（按組成）： 通常分為鉆

2、井液原材料、無機處理劑、有機處理劑和表面通常分為鉆井液原材料、無機處理劑、有機處理劑和表面活性劑四大類。活性劑四大類。 無機處理劑無機處理劑可分為氯化物、硫酸鹽、堿類、碳酸鹽、磷酸可分為氯化物、硫酸鹽、堿類、碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和重鉻酸鹽和混層金屬氫氧化物（正電膠類）鹽、硅酸鹽和重鉻酸鹽和混層金屬氫氧化物（正電膠類）等。等。 有機處理劑有機處理劑分為天然產(chǎn)品、天然改性產(chǎn)品和有機合成化合分為天然產(chǎn)品、天然改性產(chǎn)品和有機合成化合物。按其化學(xué)組分又可分為下列幾類：腐植酸類、纖維素物。按其化學(xué)組分又可分為下列幾類：腐植酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、淀粉類和聚合物類等。類、木質(zhì)素類、丹寧

3、酸類、瀝青類、淀粉類和聚合物類等。3鉆井液處理劑的分類鉆井液處理劑的分類第二類分類方法（按功用）：第二類分類方法（按功用）：我國鉆井液標(biāo)準(zhǔn)化委員會將配漿材料和處理劑共分為以下我國鉆井液標(biāo)準(zhǔn)化委員會將配漿材料和處理劑共分為以下1616類：類：（1）降濾失劑（Filtration Reducer）；（2）增粘劑（Viscosifier）；（3）乳化劑（Emulsifier）使油水乳化產(chǎn)生乳狀液；（4）頁巖抑制劑（Shale Inhibitor）；（5）堵漏劑（Lost circulation materials）；（6）降粘劑（Thinner）；（7）緩蝕劑（Corrosion Inhibitor

4、）；（8）粘土類（Clay）；（9）潤滑劑；（10）加重劑（Weighting Agent）；（11）殺菌劑（Bactericide）；（12）消泡劑（Defoamer）；（13）泡沫劑（Foaming Agent）；（14）絮凝劑（Flocculant）；（15）解卡劑（Pipe-Freeing Agent）；（16）其它類（Others）等。4鉆井液處理劑的分類鉆井液處理劑的分類在配制和使用鉆井液時，并不要求同時使用這在配制和使用鉆井液時，并不要求同時使用這16類處理劑。類處理劑。某些處理劑在鉆井液中同時具有幾種作用。例某些處理劑在鉆井液中同時具有幾種作用。例如，有的降失水劑同時兼有增粘或

5、降粘作用，如，有的降失水劑同時兼有增粘或降粘作用，絮凝劑同時兼有增粘劑作用等。絮凝劑同時兼有增粘劑作用等。5國外處理劑的分類情況國外處理劑的分類情況 國外處理劑的分類情況與我國基本相同。據(jù)國外處理劑的分類情況與我國基本相同。據(jù)世界石油世界石油（Oil WorldOil World）鉆井、完井和修井液）鉆井、完井和修井液指南，國外鉆井液處理劑分類統(tǒng)計結(jié)果（見下表）指南，國外鉆井液處理劑分類統(tǒng)計結(jié)果（見下表）可以看出，化學(xué)處理劑的商品名稱數(shù)近可以看出，化學(xué)處理劑的商品名稱數(shù)近30003000種，種，而實際種類只有而實際種類只有100100多種。多種。6國外處理劑的分類情況國外處理劑的分類情況7第一

6、節(jié)第一節(jié) 鉆井液配漿原材料鉆井液配漿原材料 膨潤土（坂土）是水基鉆井液的重要配漿材料。有的文獻將膨潤土定義為具有蒙脫石的物理化學(xué)性質(zhì)，含蒙脫石不少于85%的粘土礦物。 一般要求1噸膨潤土至少能夠配制出粘度為15 mPas的鉆井液 16 m3。鈉膨潤土的造漿率一般較高，而鈣膨潤土則需要通過加入純堿使之轉(zhuǎn)化為鈉膨潤土后方可使用。 目前我國將配制鉆井液所用的膨潤土分為三個等級：一級為符合API標(biāo)準(zhǔn)的鈉膨潤土；二級為改性土，經(jīng)過改性符合 OCMA標(biāo)準(zhǔn)要求；三級為較次的配漿土，僅用于性能要求不高的鉆井液。 無機鹽對膨潤土的水化分散具有一定的抑制作用，因此膨潤土在淡水和鹽水中的造漿率不同，鹽水造漿率一般要

7、低一些。將膨潤土先在淡水中預(yù)水化，然后再加入鹽水中，可以提高其在鹽水中的造漿率。8膨潤土在鉆井液中的作用膨潤土在鉆井液中的作用（1）增加粘度和切力，提高井眼凈化能力；）增加粘度和切力，提高井眼凈化能力；（2）形成低滲透率的致密泥餅，降低濾失量；）形成低滲透率的致密泥餅，降低濾失量；（3）對于膠結(jié)不良的地層，可改善井眼的穩(wěn)定性；）對于膠結(jié)不良的地層，可改善井眼的穩(wěn)定性；（4）防止井漏。）防止井漏。9蒙脫石的兩種基本構(gòu)造單元蒙脫石的兩種基本構(gòu)造單元1.1.硅氧四面體硅氧四面體 硅氧四面體中有一個硅原硅氧四面體中有一個硅原子與四個氧原子，硅原子在四子與四個氧原子，硅原子在四面體的中心，氧原子（或氫氧

8、面體的中心，氧原子（或氫氧原子團）在四面體的頂點，硅原子團）在四面體的頂點，硅原子與各氧原子之間的距離相原子與各氧原子之間的距離相等。等。 2.2.鋁氧八面體鋁氧八面體 鋁氧八面體的六個頂點為鋁氧八面體的六個頂點為氫氧原子團，鋁、鐵或鎂原子氫氧原子團，鋁、鐵或鎂原子居于八面體中央。居于八面體中央。10蒙脫石晶體構(gòu)造示意圖蒙脫石晶體構(gòu)造示意圖11粘土礦物的晶體構(gòu)造分類粘土礦物的晶體構(gòu)造分類12幾種主要粘土礦物的化學(xué)組成幾種主要粘土礦物的化學(xué)組成 13Kaolinite ( (高嶺石高嶺石) )A TWO-LAYER CLAY (一種兩層粘土礦物) Generally non-expandable

9、 (一般不膨脹) Contributes to migration of fines (引起微粒運移)14Kaolinite Clay (高嶺石粘土)15Smectite（蒙脫石）A THREE-LAYER CLAY（一種三層粘土礦物） Great hydrating capability in fresh water（在淡水中有很強水化能力）16Smectite Clay （蒙皂石）17Illite（伊利石）（伊利石） A THREE-LAYER CLAY（一種三層粘土礦物） Compensated with K+ ion （K+作為補償離子） Non-swelling characteri

10、stic contributes to migration of fines（非膨脹性，易發(fā)生微粒運移）18Illite Clay（伊利石粘土）（伊利石粘土）19Chlorite（綠泥石）（綠泥石）A FOUR-LAYER CLAY（一種4層的粘土礦物） Magnesium hydroxide between the montmorillonite-type unit layers 在蒙脫石晶層中含Mg(OH)2 Damages formation by precipitation of iron if acidizing 酸化時生成Fe(OH)320粘土的陽離子交換容量粘土的陽離子交換容量粘

11、土一般都帶負電荷。粘土一般都帶負電荷。為了保持電中性，粘土必然從分散介質(zhì)中吸附等為了保持電中性，粘土必然從分散介質(zhì)中吸附等電量的陽離子。電量的陽離子。這些被粘土吸附的陽離子，可以被分散介質(zhì)中的這些被粘土吸附的陽離子，可以被分散介質(zhì)中的其它陽離子所交換，因此，稱為粘土的交換性陽其它陽離子所交換，因此，稱為粘土的交換性陽離子。離子。21粘土的陽離子交換容量粘土的陽離子交換容量在在pH值為值為7條件下，粘土所能交換的陽離子總量；條件下，粘土所能交換的陽離子總量；陽離子交換容量以陽離子交換容量以100克粘土所能交換下來的陽克粘土所能交換下來的陽離子毫克當(dāng)量來表示，符號為離子毫克當(dāng)量來表示，符號為CEC

12、（Cation Exchange Capacity）。）。蒙脫石的陽離子交換容量一般為蒙脫石的陽離子交換容量一般為70130毫克當(dāng)毫克當(dāng)量量/100克粘土?？苏惩?。22各種粘土礦物的陽離子交換容量各種粘土礦物的陽離子交換容量23粘土顆粒的連接方式粘土顆粒的連接方式 24粘土的造漿率粘土的造漿率膨潤土逐漸分散在淡水中致使泥漿的粘度、膨潤土逐漸分散在淡水中致使泥漿的粘度、切力不斷增加的過程稱為切力不斷增加的過程稱為造漿造漿，在添加主要，在添加主要處理劑之前的預(yù)水化膨潤土漿常稱作處理劑之前的預(yù)水化膨潤土漿常稱作原漿或原漿或基漿基漿。由于蒙脫石含量和陽離子交換容量各不相同，由于蒙脫石含量和陽離子交換容

13、量各不相同，來自不同產(chǎn)地的膨潤土，其造漿效果往往有來自不同產(chǎn)地的膨潤土，其造漿效果往往有很大差別。很大差別。25粘土的造漿率粘土的造漿率 各類粘土的造漿曲線有一共同點，即表觀粘度增至15 mPas之前，其值隨粘土含量的增加增長緩慢；當(dāng)達到15 mPas左右時，其值才隨粘土含量的增加而明顯上升。 每噸粘土能配出表觀粘度為15 mPas的鉆井液體積稱作造漿率（Yield of Clay），通常配漿土的質(zhì)量以造漿率來衡量。 配制1 m3 15 mPas的鉆井液需57 kg懷俄明優(yōu)質(zhì)膨潤土，如使用低造漿率粘土，則需570 kg，兩者的用量為110。經(jīng)換算，用1 噸優(yōu)質(zhì)膨潤土可配制出表觀粘度為15 mP

14、as的泥漿約16 m3，而1噸低造漿率粘土只能造漿約1.6 m3，相差亦近10倍。 使用優(yōu)質(zhì)鉆井液配漿，泥漿密度僅為1.031.04 g/cm3時，表觀粘度即可達到1015 mPas；而如果使用低造漿率粘土配漿，泥漿密度必須增至1.351.40 g/cm3時，其表觀粘度才能達到同樣的數(shù)值。 盡量選用優(yōu)質(zhì)膨潤土配漿，對減少體系中的固相含量，提高鉆速有十分重要的意義。26典型粘土的造漿率曲線典型粘土的造漿率曲線27配制一定密度原漿所需配制一定密度原漿所需膨潤土及水量計算膨潤土及水量計算 W c = rc Vm (rm 1) / (rc 1) Vw = Vm rm W c 式中， W c 所需膨潤土

15、的重量，噸； rc 膨潤土密度，g/cm3； Vm 所配制原漿的體積，m3； rm 原漿密度，g/cm3； Vw所需水量，m3。28抗鹽粘土礦物抗鹽粘土礦物 海泡石、凹凸棒石和坡縷縞石是典型的抗鹽、耐高溫的粘海泡石、凹凸棒石和坡縷縞石是典型的抗鹽、耐高溫的粘土礦物，用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液。土礦物，用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液。 用抗鹽粘土配制的鉆井液一般形成的泥餅質(zhì)量不好，濾失用抗鹽粘土配制的鉆井液一般形成的泥餅質(zhì)量不好，濾失量較大，必須配合使用降濾失劑。量較大，必須配合使用降濾失劑。 海泡石有很強的造漿能力，用它配制的鉆井液具有較高的海泡石有很強的造漿能力，用它配制的鉆井液

16、具有較高的熱穩(wěn)定性和一定的酸溶性（在酸中可溶解熱穩(wěn)定性和一定的酸溶性（在酸中可溶解60%60%左右）。左右）。 國內(nèi)這幾種抗鹽粘土的礦源較少，因此在鉆井液中的應(yīng)用國內(nèi)這幾種抗鹽粘土的礦源較少，因此在鉆井液中的應(yīng)用不夠普遍。不夠普遍。 在國外應(yīng)用相對較多。在國外應(yīng)用相對較多。29有機土有機土由膨潤土經(jīng)季銨鹽類陽離子表面活性劑處由膨潤土經(jīng)季銨鹽類陽離子表面活性劑處理而制成的親油膨潤土。理而制成的親油膨潤土。有機土可以在油中分散，形成結(jié)構(gòu)，用于有機土可以在油中分散，形成結(jié)構(gòu)，用于油基鉆井液作為增粘劑和降濾失劑。油基鉆井液作為增粘劑和降濾失劑。30加重材料（加重劑）加重材料（加重劑）加重材料又稱加重劑

17、，由不溶于水的惰性物質(zhì)經(jīng)加重材料又稱加重劑，由不溶于水的惰性物質(zhì)經(jīng)研磨加工制備而成。為了對付高壓地層和穩(wěn)定井研磨加工制備而成。為了對付高壓地層和穩(wěn)定井壁，需將其添加到鉆井液里以提高鉆井液的密度。壁，需將其添加到鉆井液里以提高鉆井液的密度。加重材料應(yīng)具備的條件：自身密度大，磨損性小，加重材料應(yīng)具備的條件：自身密度大，磨損性小，易粉碎。易粉碎。應(yīng)屬于惰性物質(zhì)，既不溶于鉆井液，也不與鉆井應(yīng)屬于惰性物質(zhì)，既不溶于鉆井液，也不與鉆井液中的其它組分發(fā)生相互作用。液中的其它組分發(fā)生相互作用。31 加重材料的主要類型加重材料的主要類型1、重晶石粉、重晶石粉 以BaSO4為主要成分的天然礦石，經(jīng)過機械加工后而制

18、成的灰白色粉末狀產(chǎn)品。密度應(yīng)達到4.2 g/cm3，粉末細度通過200目篩網(wǎng)時的篩余量3.0%（質(zhì)量）。用于加重密度不超過2.30 g/cm3的水基和油基鉆井液，是應(yīng)用最廣泛的鉆井液加重劑。2、石灰石粉、石灰石粉 主要成分為CaCO3，密度為2.72.9 g/cm3。易與酸類發(fā)生反應(yīng)，適于在非酸敏性而又需進行酸化作業(yè)的產(chǎn)層中使用，以減輕儲層損害。用于配制密度1.34 g/cm3的鉆井液。3、鐵礦粉和鈦鐵礦粉、鐵礦粉和鈦鐵礦粉 前者主要成分為Fe2O3，密度4.95.3 g/cm3；后者主要成分為TiO2 Fe2O3，密度4.55.1 g/cm3。其密度均大于重晶石，可用于配制密度更高的鉆井液。

19、鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性，可應(yīng)用于需進行酸化的產(chǎn)層。 這兩種加重材料的硬度約為重晶石的兩倍，因此耐研磨，在使用中顆粒尺寸保持較好，損耗率較低。但對鉆具、鉆頭和泵的磨損較為嚴(yán)重。在我國，鐵礦粉是用量僅次于重晶石的鉆井液加重材料。4、方鉛礦粉、方鉛礦粉 主要成分為PbS的黑褐色天然礦石粉末，其密度高達7.47.7 g/cm3，可用于配制超高密度鉆井液，以控制地層出現(xiàn)的異常高壓。如我國滇黔桂石油勘探局在官-3井使用方鉛礦，配制出密度為3.0g/cm3的超高密度鉆井液。32重晶石用量的計算方法重晶石用量的計算方法若加重后鉆井液體積無限制，重晶石用量可用下若加重后鉆井液體積無限制，重晶石用量可

20、用下式計算：式計算：)(2112rrrrBBVVBBVVmr12 式中，式中，V1，V2分別表示加重前、后的鉆井液的分別表示加重前、后的鉆井液的體積，體積， mB，r rB分別為重晶石的質(zhì)量和密度。分別為重晶石的質(zhì)量和密度。 r r1 ，r r2分別為加重前、后的鉆井液密度。分別為加重前、后的鉆井液密度。33重晶石用量的計算方法重晶石用量的計算方法若現(xiàn)場泥漿池容積受限制，加重前需排除一部分若現(xiàn)場泥漿池容積受限制，加重前需排除一部分泥漿，則應(yīng)根據(jù)加重后可以容納的體積，用下式泥漿，則應(yīng)根據(jù)加重后可以容納的體積，用下式求出應(yīng)保留舊漿的體積：求出應(yīng)保留舊漿的體積：)(1221rrrrBBVVBBVVm

21、r1234常用的無機處理劑常用的無機處理劑1、純堿、純堿 碳酸鈉（Sodium Carbonate），又稱蘇打粉（Soda Ash），分子式為Na2CO3。白色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性，pH值為11.5，純堿在水中容易電離和水解。溶液中主要存在Na+ 、CO32、HCO3 和OH 離子，其反應(yīng)式為： Na2CO3 = 2Na+ + CO32 CO32 + H2O = HCO3 + OH 純堿能通過離子交換和沉淀作用使鈣粘土變?yōu)殁c粘土： Ca-粘土Na2CO3Na-粘土CaCO3 從而改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的濾失量下降，粘度、切力增大。但過量的純堿會導(dǎo)致粘土顆粒發(fā)生

22、聚結(jié)，使鉆井液性能受到破壞。其合適加量需通過實驗確定。 在鉆水泥塞或鉆井液受到鈣侵時，加入適量純堿使Ca2+ 沉淀成CaCO3，從而使鉆井液性能變好。 Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3+ 2Na+ 35常用的無機處理劑常用的無機處理劑 2、燒堿、燒堿 (NaOH) 燒堿（Caustic Soda）即氫氧化鈉（Sodium Hydroxide）。其外觀為乳白色晶體，密度為22.2 g/cm3，易溶于水，溶解時放出大量熱。溶解度隨溫度升高而增大，水溶液呈強堿性。燒堿容易吸收空氣中的水分和二氧化碳，并與二氧化碳作用生成碳酸鈉，存放時應(yīng)注意防潮加蓋。 主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的pH值；與丹寧、褐煤

23、等酸性處理劑一起配合使用，使之分別轉(zhuǎn)化為丹寧酸鈉、腐植酸鈉等有效成分。還可用于控制鈣處理鉆井液中Ca2+ 的濃度等。36常用的無機處理劑常用的無機處理劑 3、石灰、石灰 (CaO) 生石灰即氧化鈣（Calcium Oxide），分子式為CaO。吸水后變成熟石灰，即氫氧化鈣Ca(OH)2（Calcium Hydroxide）。CaO在水中的溶解度較低，常溫下為0.16，其水溶液呈堿性。 在鈣處理鉆井液中，石灰用于提供Ca2+ ，以控制粘土的水化分散能力，使之保持在適度絮凝的狀態(tài)； 在油包水乳化鉆井液中，CaO用于使烷基苯磺酸鈉等乳化劑轉(zhuǎn)化為烷基苯磺酸鈣，并調(diào)節(jié)pH值。37常用的無機處理劑常用的無

24、機處理劑 4、石膏、石膏 (CaSO4) 化學(xué)名稱為硫酸鈣（Calcium Sulfate）。有生石膏（Gypsum，CaSO42H2O）和熟石膏（Anhydrite，CaSO4）兩種。白色粉末，常溫下溶解度較低（約為0.2），但稍大于石灰。 在鈣處理鉆井液中，石膏與石灰的作用大致相同，都用于提供適量的Ca2+。其差別在于石膏提供的鈣離子濃度比石灰高一些。38常用的無機處理劑常用的無機處理劑 5、氯化鈣（、氯化鈣（ CaCl2 ） 氯化鈣（Calcium Chloride）通常含有六個結(jié)晶水。其外觀為無色斜方晶體，密度為1.68g/cm3，易潮解，且易溶于水。 在鉆井液中，CaCl2主要用于來

25、配制防塌性能較好的高鈣鉆井液。用CaCl2處理鉆井液時常常引起pH值降低。39常用的無機處理劑常用的無機處理劑 6、氯化鈉（、氯化鈉（NaCl） 氯化鈉（Sodium Chloride）俗名食鹽，為白色晶體，常溫下密度約為2.20g/cm3。純品不易潮解，但含MgCl2、CaCl2等雜質(zhì)的工業(yè)食鹽容易吸潮。常溫下在水中的溶解度較大（20時為36.0 g/100g水），隨溫度升高，溶解度略有增大。 主要用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液，以防止巖鹽井段溶解，并抑制井壁泥巖水化膨脹。 為保護油氣層，可用于配制無固相清潔鹽水鉆井液，或作為水溶性暫堵劑使用。40常用的無機處理劑常用的無機處理劑 7、氯

26、化鉀（、氯化鉀（KCl） 氯化鉀（Potassium Chloride）為白色立方晶體，常溫下密度為1.98 g/cm3。易溶于水，且溶解度隨溫度升高而增加。 KCl是一種常用的無機鹽類頁巖抑制劑，具有較強的抑制頁巖滲透水化的能力。 若與聚合物配合使用，可配制成具有強抑制性的鉀鹽聚合物防塌鉆井液。 KCl的防塌機理主要是晶格固定作用。41常用的無機處理劑常用的無機處理劑 8、硅酸鈉、硅酸鈉（ Na2OnSiO2 ） 硅酸鈉（Sodium Silicate）俗名水玻璃。分子式中的n值稱為水玻璃的模數(shù)，即二氧化硅與氧化鈉的分子個數(shù)之比。n值越大，堿性越弱?，F(xiàn)場使用的水玻璃的密度為1.51.6 g/

27、cm3，pH為11.512，能溶于水和堿性溶液，在鉆井液中可以部分水解生成膠態(tài)沉淀： Na2O nSiO2（y1）H2O nSiO2 y H2O2NaOH 當(dāng)水玻璃溶液的pH降至9以下時，整個溶液會變成半固體狀的凝膠。其原因是水玻璃發(fā)生縮合作用生成較長的帶支鍵的SiOSi鏈，這種長鏈能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而包住溶液中的自由水，使體系失去流動性。利用這一特點，可以將水玻璃與石灰、粘土和燒堿等配成石灰乳堵漏劑，注入已確定的漏失井段進行膠凝堵漏。 遇Ca2+、Mg2+ 和Fe3+ 等高價陽離子會產(chǎn)生沉淀： Ca2+Na2O nSiO2 CaSiO32Na+ 對泥頁巖的水化膨脹有較強的抑制作用，故有較好的防塌

28、性能。硅酸鹽鉆井液是防塌鉆井液的類型之一，在國內(nèi)外應(yīng)用中均取得很好的效果。配制硅酸鹽的成本較低，且對環(huán)境無污染。42常用的無機處理劑常用的無機處理劑9、重鉻酸鈉和重鉻酸鉀（、重鉻酸鈉和重鉻酸鉀（ Na2Cr2O7 2H2O ， K2Cr2O7 ） 重鉻酸鈉（Sodium Dichromate）又叫紅礬鈉，外觀為紅色或橘紅色針狀晶體，常溫下密度為2.35 g/cm3，有強氧化性，易溶于水（25時溶解度為190g100g水）。重鉻酸鉀（Potassium Dichromate）又稱紅礬鉀，外觀為橙紅色三斜晶體，常溫下密度為2.68 g/cm3，有強氧化性，不潮解，易溶于水（25時溶解度為96.9g

29、100g水）。 以上兩種重鉻酸鹽的化學(xué)性質(zhì)相似，其水溶液均可發(fā)生水解而呈酸性： Cr2O72H2O 2CrO4 + 2H+ 加堿時平衡右移，故在堿性溶液中主要以CrO4 的形式存在。 在鉆井液中CrO4 能與有機處理劑起復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，生成的Cr3+ 極易吸附在粘土顆粒表面，又能與多官能團的有機處理劑生成絡(luò)合物（如木質(zhì)素磺酸鉻、鉻腐植酸等）。在抗高溫深井鉆井液中，常加入少量重鉻酸鹽以提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。 但鉻酸鹽有毒，因而限制了它的廣泛使用。43常用的無機處理劑常用的無機處理劑10、酸式焦磷酸鈉、酸式焦磷酸鈉 (Na2H2P2O7) 酸式焦磷酸鈉（Sodium Acid Pyrophos

30、phate）的代號SAPP，白色固體，由磷酸二氫鈉加熱制得。10% Na2H2P2O7水溶液的pH值為4.8。 磷酸鹽類處理劑曾經(jīng)是鉆井液的主要稀釋劑之一。不僅對高粘土含量引起的絮凝，而且對Ca2+、Mg2+ 引起的絮凝均有良好的稀釋作用。 Na2H2P2O7特別對消除水泥和石灰造成的污染有很好的效果，因為用它既能除去Ca2+ ，又能使鉆井液的pH值適度降低。 磷酸鹽類稀釋劑的主要缺點是抗溫性差，超過80時稀釋性能急劇下降，這是由于它們在高溫下會轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，成為一種絮凝劑。44常用的無機處理劑常用的無機處理劑 （11）混合金屬層狀氫氧化物）混合金屬層狀氫氧化物 混合金屬層狀氫氧化物（混合金

31、屬層狀氫氧化物（Mixed Metal Layered Hydroxide Compounds，簡稱為，簡稱為MMH）由一種帶正電的晶體膠粒所組成，常稱為正電膠。由一種帶正電的晶體膠粒所組成，常稱為正電膠。 其產(chǎn)品有溶膠、濃膠和膠粉等三種劑型。其產(chǎn)品有溶膠、濃膠和膠粉等三種劑型。 該處理劑對粘土水化有很強的抑制作用，與膨該處理劑對粘土水化有很強的抑制作用，與膨潤土和水所形成的復(fù)合體具有獨特的流變性能。潤土和水所形成的復(fù)合體具有獨特的流變性能。45常用的無機處理劑常用的無機處理劑（11）混合金屬層狀氫氧化物）混合金屬層狀氫氧化物u我國投入現(xiàn)場應(yīng)用的產(chǎn)品主要為：鋁鎂氫氧化物我國投入現(xiàn)場應(yīng)用的產(chǎn)品主

32、要為：鋁鎂氫氧化物 (Al-Mg MMH)；u制備原料：制備原料：AlCl3或或Al(NO3)3、MgCl2等無機鹽；等無機鹽；u制備方法制備方法：（：（1）穩(wěn)態(tài)共沉淀法穩(wěn)態(tài)共沉淀法 （2）共沉淀插入混合法。）共沉淀插入混合法。46無機處理劑在鉆井液中的作用機理無機處理劑在鉆井液中的作用機理1、離子交換吸附、離子交換吸附2、調(diào)控鉆井液的、調(diào)控鉆井液的pH值值3、沉淀作用、沉淀作用4、絡(luò)合作用、絡(luò)合作用5、與有機處理劑生成可溶性鹽、與有機處理劑生成可溶性鹽6、抑制溶解的作用、抑制溶解的作用 47有機處理劑有機處理劑降粘劑降粘劑 降粘劑又稱為解絮凝劑（降粘劑又稱為解絮凝劑（Deflocculant

33、sDeflocculants）和稀釋劑（）和稀釋劑（ThinnersThinners）。）。鉆井液在使用過程中，常常由于溫度升高、鹽侵或鈣侵、固相含量增鉆井液在使用過程中，常常由于溫度升高、鹽侵或鈣侵、固相含量增加或處理劑失效等原因，使鉆井液形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強，鉆井液粘度、加或處理劑失效等原因，使鉆井液形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強，鉆井液粘度、切力增加。若粘切過大，會造成開泵困難、鉆屑難以除去，嚴(yán)重時會切力增加。若粘切過大，會造成開泵困難、鉆屑難以除去，嚴(yán)重時會導(dǎo)致各種井下復(fù)雜情況。導(dǎo)致各種井下復(fù)雜情況。 因此，在鉆井液使用和維護過程中，經(jīng)常需要加入降粘劑，以降低體因此，在鉆井液使用和維護過程中，經(jīng)常需

34、要加入降粘劑，以降低體系的粘度和切力，使其具有適宜的流變性。系的粘度和切力，使其具有適宜的流變性。 鉆井液降粘劑的種類很多。根據(jù)其作用機理的不同，可分為兩種類型，鉆井液降粘劑的種類很多。根據(jù)其作用機理的不同，可分為兩種類型，即分散型稀釋劑和聚合物型稀釋劑。即分散型稀釋劑和聚合物型稀釋劑。 在分散型稀釋劑中主要有丹寧類和木質(zhì)素磺酸鹽類，聚合物型稀釋劑在分散型稀釋劑中主要有丹寧類和木質(zhì)素磺酸鹽類，聚合物型稀釋劑主要包括共聚型聚合物降粘劑和低分子聚合物降粘劑等。主要包括共聚型聚合物降粘劑和低分子聚合物降粘劑等。48 單寧單寧( (Tannins) )，是含于植物體內(nèi)的能將生皮鞣制成皮革的，是含于植物

35、體內(nèi)的能將生皮鞣制成皮革的多元多元酚衍生物酚衍生物，具有酚類物質(zhì)的通性，具有酚類物質(zhì)的通性，能溶于水。能溶于水。 栲膠（栲膠（regetable tannin extract）是用以單寧為主要成分的物料提）是用以單寧為主要成分的物料提取制成的取制成的濃縮產(chǎn)品濃縮產(chǎn)品。 用水浸提植物鞣料時，除產(chǎn)生單寧外，還有與單寧一起溶解于用水浸提植物鞣料時，除產(chǎn)生單寧外，還有與單寧一起溶解于水的、但不具有鞣革能力的非單寧以及不溶物。因此，栲膠是水的、但不具有鞣革能力的非單寧以及不溶物。因此，栲膠是由由單寧、非單寧和不溶物單寧、非單寧和不溶物組成的。組成的。（一）單寧、栲膠類稀釋劑（一）單寧、栲膠類稀釋劑49單

36、寧酸鈉單寧酸鈉單寧的來源和性質(zhì)：單寧的來源和性質(zhì)： 單寧廣泛存在于植物的根、莖、葉、皮、果殼和果實中，是一大類多元酚單寧廣泛存在于植物的根、莖、葉、皮、果殼和果實中，是一大類多元酚的衍生物，屬于弱有機酸。的衍生物，屬于弱有機酸。栲膠栲膠是用以單寧為主要成分的植物物料提取制成的是用以單寧為主要成分的植物物料提取制成的濃縮產(chǎn)品，外觀為棕黃到棕褐色的固體或漿狀體，一般含單寧濃縮產(chǎn)品，外觀為棕黃到棕褐色的固體或漿狀體，一般含單寧20 60%。用天。用天然植物提取、制備的工業(yè)用單寧具有以下性質(zhì)：然植物提取、制備的工業(yè)用單寧具有以下性質(zhì)：單寧為單寧為弱酸弱酸（由酚羥基引起），可溶于水。其水溶液呈酸性，味苦

37、澀。（由酚羥基引起），可溶于水。其水溶液呈酸性，味苦澀。在堿在堿性環(huán)境中生成單寧酸鹽才能起稀釋作用。性環(huán)境中生成單寧酸鹽才能起稀釋作用。單寧酸鈉在高濃度的單寧酸鈉在高濃度的NaCl、CaCl2、Na2SO4等無機鹽溶液中會發(fā)生鹽析或生等無機鹽溶液中會發(fā)生鹽析或生成沉淀。因此，單寧堿液的成沉淀。因此，單寧堿液的抗鹽、鈣能力較差抗鹽、鈣能力較差；由于丹寧酸含有酯鍵，在由于丹寧酸含有酯鍵，在NaOH溶液中易于水解，高溫水解加劇，降粘能力減溶液中易于水解，高溫水解加劇，降粘能力減弱。因此，丹寧堿液弱。因此，丹寧堿液抗溫能力在抗溫能力在100120之間之間，僅用于淺井或中深井。，僅用于淺井或中深井。 5

38、0單寧酸鈉單寧酸鈉 單寧的水解產(chǎn)物在單寧的水解產(chǎn)物在NaOH溶液中生成雙五倍子酸鈉和五倍子酸鈉，統(tǒng)稱溶液中生成雙五倍子酸鈉和五倍子酸鈉，統(tǒng)稱為為丹寧酸鈉或丹寧堿液丹寧酸鈉或丹寧堿液，即單寧在鉆井液中的有效成分，簡化符號為，即單寧在鉆井液中的有效成分，簡化符號為NaT。 為了提高單寧酸鈉的使用效果，通過單寧與甲醛和亞硫酸鈉進行磺甲基為了提高單寧酸鈉的使用效果，通過單寧與甲醛和亞硫酸鈉進行磺甲基化反應(yīng)可制備化反應(yīng)可制備磺甲基丹寧磺甲基丹寧（SMT）。還可再進一步與）。還可再進一步與Na2Cr2O7發(fā)生氧發(fā)生氧化與螯合反應(yīng)制得磺甲基單寧的鉻螯合物。這兩種產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和降化與螯合反應(yīng)制得磺甲基單寧的

39、鉻螯合物。這兩種產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和降粘性能比單寧酸鈉有明顯提高，抗溫可達粘性能比單寧酸鈉有明顯提高，抗溫可達180200?；羌谆嗄z磺甲基栲膠（SMK）為同類產(chǎn)品。）為同類產(chǎn)品。 磺甲基丹寧為棕褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。在鉆井液中一般磺甲基丹寧為棕褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。在鉆井液中一般加加0.51就獲得較好的稀釋效果。其適用的就獲得較好的稀釋效果。其適用的 pH值范圍在值范圍在 911之間。之間。 抗抗Ca2+ 可達可達1000g/l，而抗鹽性較差，當(dāng)含鹽量超過，而抗鹽性較差，當(dāng)含鹽量超過1時稀釋效果就明時稀釋效果就明顯下降。顯下降。 51單寧的稀釋機理單寧的稀釋機理 單寧酸鈉

40、苯環(huán)上相鄰的雙酚羥基可通過配位鍵吸附在粘土顆粒斷鍵邊緣的Al3+ 處。 而剩余的-ONa和-COONa均為水化基團，它們又能給粘土顆粒帶來較多的負電荷和水化層，使粘土顆粒端面處的雙電層斥力和水化膜厚度增加，從而拆散和削弱了粘土顆粒間通過端-面和端-端連接而形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使粘度和切力下降。 因此，單寧類降粘劑主要是通過拆散結(jié)構(gòu)而起降粘作用的。也就是說，降低的主要是動切力t0，而對塑性粘度mp的影響較小。若要降低mp ，應(yīng)主要通過加強鉆井液固相控制來實現(xiàn)。 由于降粘劑主要在粘土顆粒的端面起作用，因此用量一般較少。當(dāng)加大其用量，單寧堿液也會在一定程度上起降濾失的作用。這是由于隨著結(jié)構(gòu)的拆散和粘土顆

41、粒雙電層斥力和水化程度的增強，有利于形成更為致密的泥餅。52（二）鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（二）鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（FCLS） 木質(zhì)素磺酸鹽是木材酸法造紙殘留下來的一種廢液。通常造紙廠供應(yīng)的紙漿廢液是一種已濃縮的粘稠的棕黑色液體，其中固體含量約為3550%，密度為1.26l.30gcm3。其主要成分為木質(zhì)素磺酸鈉。 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（Ferrochrome Lignosulfonate）俗稱鐵鉻鹽鐵鉻鹽，代號為FCLS。在紙漿廢液經(jīng)過發(fā)酵提取酒精后，將其濃縮至l.251.27g/cm3，在6080溫度下加入預(yù)先配制好的硫酸亞鐵和重鉻酸鈉溶液，在充分攪拌下經(jīng)氧化、絡(luò)合反應(yīng)約2h后，過濾除去CaSO4，再經(jīng)

42、噴霧干燥而制得的產(chǎn)品。 木質(zhì)素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，目前尚未完全搞清。研究表明，木質(zhì)素磺酸的主要結(jié)構(gòu)單元如右圖。 木質(zhì)素磺酸結(jié)構(gòu)單元木質(zhì)素磺酸結(jié)構(gòu)單元FCLS的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)53鐵鉻鹽的性質(zhì)鐵鉻鹽的性質(zhì)是一種黑褐色粉末狀物，分子量是一種黑褐色粉末狀物，分子量20000-100000。鐵鉻鹽分子中有磺酸基，鐵鉻鹽分子中有磺酸基，F(xiàn)e3+ 和和Cr3+與木質(zhì)素磺酸鹽又形成與木質(zhì)素磺酸鹽又形成了較穩(wěn)定的了較穩(wěn)定的螯合物螯合物，所以鐵鉻鹽是一種抗鹽、抗鈣的有效降，所以鐵鉻鹽是一種抗鹽、抗鈣的有效降粘劑；能用于淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中，以及各種鈣粘劑；能用于淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中，以及各種鈣處

43、理鉆井液中。處理鉆井液中。因為分子中磺酸基的硫原子直接與碳原子相連，因為分子中磺酸基的硫原子直接與碳原子相連，F(xiàn)e3+ 和和Cr3+與木質(zhì)素磺酸之間有螯合作用（木質(zhì)素磺酸分子與金屬離子與木質(zhì)素磺酸之間有螯合作用（木質(zhì)素磺酸分子與金屬離子絡(luò)合時，一個分子同時有兩個官能團與同一個離子絡(luò)合稱為絡(luò)合時，一個分子同時有兩個官能團與同一個離子絡(luò)合稱為螯合），所以螯合），所以鐵鉻鹽的熱穩(wěn)定性很強，可抗鐵鉻鹽的熱穩(wěn)定性很強，可抗150以上高溫。以上高溫。54 由于木素磺酸分子鏈上有鰲合成五元環(huán)或六元環(huán)的多官能團，由于木素磺酸分子鏈上有鰲合成五元環(huán)或六元環(huán)的多官能團，因此因此FeFe3+3+與與CrCr3+3+

44、與其形成了穩(wěn)定性較高的螯合物?；緦儆诜桥c其形成了穩(wěn)定性較高的螯合物?；緦儆诜请x子型的高聚物，離子型的高聚物，抗鹽、鈣抗鹽、鈣能力較強。能力較強。 鉻鹽的水溶性與其磺化度有關(guān)?；腔仍礁撸苄栽酱?。鉻鹽的水溶性與其磺化度有關(guān)?；腔仍礁?，水溶性越大。 鐵鉻鹽具有弱酸性，加入鉆井液時會引起鉆井液的鐵鉻鹽具有弱酸性，加入鉆井液時會引起鉆井液的pH降低，降低，因此需配合燒堿使用。一般情況下，應(yīng)將鐵鉻鹽鉆井液的因此需配合燒堿使用。一般情況下，應(yīng)將鐵鉻鹽鉆井液的pH 值控制在值控制在911的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。鐵鉻鹽的性質(zhì)鐵鉻鹽的性質(zhì)55鐵鉻鹽的稀釋機理鐵鉻鹽的稀釋機理鐵鉻鹽對鉆井液的鐵鉻鹽對鉆井液的

45、稀釋作用稀釋作用包括兩個方面：包括兩個方面： 一是在粘土顆粒的斷鍵一是在粘土顆粒的斷鍵邊緣邊緣上形成吸附水化層，上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的從而削弱粘土顆粒之間的端端面面和和端端端端連結(jié)，連結(jié)，從而削弱或從而削弱或拆散空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拆散空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，致使鉆井液的粘，致使鉆井液的粘度和切力顯著降低；度和切力顯著降低； 二是鐵鉻鹽分子在泥頁巖上的吸附，有二是鐵鉻鹽分子在泥頁巖上的吸附，有抑制抑制其其水化分散的作用，可以防止泥頁巖造漿所引起的水化分散的作用，可以防止泥頁巖造漿所引起的鉆井液的粘度和切力上升。鉆井液的粘度和切力上升。56u 濃度較低濃度較低時，具有稀釋作用。時，具有稀釋作用。

46、 u 護膠機理是指抑制帶正電的反號離子與粘粒表面相互作用。當(dāng)其護膠機理是指抑制帶正電的反號離子與粘粒表面相互作用。當(dāng)其濃度較高濃度較高時，就具有護膠作用，這時鉆井液的粘度保持不變。時，就具有護膠作用，這時鉆井液的粘度保持不變。鐵鉻鹽的稀釋和護膠作用鐵鉻鹽的稀釋和護膠作用57鐵鉻鹽的應(yīng)用情況鐵鉻鹽的應(yīng)用情況 在過去相當(dāng)長的一段時期，以鐵鉻鹽為代表的木質(zhì)素磺酸鹽是國內(nèi)外使用量最大的一類降粘劑。 鐵鉻鹽抗溫可達150180，如果加入少量的Na2Cr2O7或K2Cr2O7可進一步提高其熱穩(wěn)定性；抗鹽可達飽和；因抗鈣能力強，常用于鈣處理鉆井液，特別是石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液中。鐵鉻鹽在鉆井液中的加量一般

47、為0.31.0%，加量較大時兼有降濾失作用。 盡管鐵鉻鹽是一種性能優(yōu)良的降粘劑，但也存在以下缺點：使用時要求鉆井液的pH值保持較高，不利于井壁穩(wěn)定；有時容易引起鉆井液發(fā)泡，因此常需配合使用硬脂酸鋁、甘油聚醚等消泡劑；鐵鉻鹽含重金屬鉻離子，在制備和使用過程中均會造成一定的環(huán)境污染，對人體健康也不利。58u FCLSFCLS處理的廢棄鉆井中含有鉻離子，會對環(huán)境造成污染，而使處理的廢棄鉆井中含有鉻離子，會對環(huán)境造成污染，而使用無鉻磺化木素則可減少環(huán)境污染。用無鉻磺化木素則可減少環(huán)境污染。u 無鉻磺化木質(zhì)素?zé)o鉻磺化木質(zhì)素是木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)高價金屬離子絡(luò)合而成的一是木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)高價金屬離子絡(luò)合而成的一種

48、稀釋劑。它的稀釋效果與種稀釋劑。它的稀釋效果與FCLSFCLS近似。所采用的絡(luò)合劑可以是近似。所采用的絡(luò)合劑可以是二價或三價的金屬離子（鉻離子除外）。二價或三價的金屬離子（鉻離子除外）。無鉻磺化木質(zhì)素?zé)o鉻磺化木質(zhì)素 無鉻磺化木素的生產(chǎn)流程圖無鉻磺化木素的生產(chǎn)流程圖59（三）聚合物降粘劑（三）聚合物降粘劑 除上述分散型降粘劑外，近年來還研制出多種聚合物型降粘劑。 聚合物降粘劑主要是低分子量的丙烯酰胺類或丙烯酸類聚合物，主要用于聚合物鉆井液。 研制和開發(fā)聚合物型降粘劑主要出自以下原因：常規(guī)的分散型降粘劑只能有效地降低鉆井液的動切力（即所謂結(jié)構(gòu)粘度），而不能使塑性粘度降低，因而導(dǎo)致鉆井液的動塑比減小

49、，同時還會使鉆井液抑制鉆屑分散的能力削弱；而聚合物型降粘劑能使動切力、塑性粘度同時降低，與此同時還能增強鉆井液抑制地層造漿的能力，從而可為聚合物鉆井液真正實現(xiàn)低固相和不分散創(chuàng)造條件。601. 聚合物降粘劑聚合物降粘劑X40系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品X-A40是低分子量聚丙是低分子量聚丙烯酸鈉，其結(jié)構(gòu)式為：烯酸鈉，其結(jié)構(gòu)式為： X-B40是丙烯酸鈉與是丙烯酸鈉與丙烯磺酸鈉的低分子量丙烯磺酸鈉的低分子量共聚物，其結(jié)構(gòu)式為：共聚物，其結(jié)構(gòu)式為： X-B40的重均分子量為的重均分子量為2340。由于在其分子中引進了。由于在其分子中引進了SO3Na，故，故X-B40的的抗溫和抗鹽、鈣能力均優(yōu)于抗溫和抗鹽、鈣能力均

50、優(yōu)于X-A40，但其成本比，但其成本比X-A40要高。要高。主要產(chǎn)品為主要產(chǎn)品為X-A40及及X-B40。61X40系列產(chǎn)品的降粘機理系列產(chǎn)品的降粘機理主要是由其線型結(jié)構(gòu)、低分子量及強陰離子基團所決定的。主要是由其線型結(jié)構(gòu)、低分子量及強陰離子基團所決定的。 由于其分子量低，可通過氫鍵優(yōu)先吸附在粘土顆粒上，從由于其分子量低，可通過氫鍵優(yōu)先吸附在粘土顆粒上，從而頂替掉原已吸附在粘土顆粒上的高分子聚合物，從而拆而頂替掉原已吸附在粘土顆粒上的高分子聚合物，從而拆散了由高聚物與粘土顆粒之間形成的散了由高聚物與粘土顆粒之間形成的“橋接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)橋接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)”； 低分子量的降粘劑可與高分子主體聚合物發(fā)生分子間

51、的交低分子量的降粘劑可與高分子主體聚合物發(fā)生分子間的交聯(lián)作用，阻礙聚合物與粘土之間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形成，從而達聯(lián)作用，阻礙聚合物與粘土之間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形成，從而達到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度過大，分子量過到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度過大，分子量過高，反而會使粘度、切力增加。高，反而會使粘度、切力增加。 622. 聚合物降粘劑聚合物降粘劑XY27XY-27是分子量約為是分子量約為2000的兩性離子聚合物稀釋劑，在其分子鏈的兩性離子聚合物稀釋劑，在其分子鏈中同時含有陽離子基團、陰離子基團和非離子基團，屬于乙烯基中同時含有陽離子基團、陰離子基團和非離子基團，屬于乙烯基單體多元共聚物。單體多元

52、共聚物。其主要特點是，既是降粘劑又是頁巖抑制劑。與分散型降粘劑相其主要特點是，既是降粘劑又是頁巖抑制劑。與分散型降粘劑相比，它只需很少的加量（通常為比，它只需很少的加量（通常為0.10.3%）就能取得更好的降）就能取得更好的降粘效果。粘效果。常與兩性離子包被劑常與兩性離子包被劑FA-367及兩性離子降濾失劑及兩性離子降濾失劑JT-888等配合使等配合使用，構(gòu)成目前國內(nèi)廣泛使用的兩性離子聚合物鉆井液體系。用，構(gòu)成目前國內(nèi)廣泛使用的兩性離子聚合物鉆井液體系。在其它鉆井液體系，包括分散鉆井液體系中也能有效地降粘。在其它鉆井液體系，包括分散鉆井液體系中也能有效地降粘。還兼有一定的降濾失作用，能同其它類

53、型處理劑互相兼容。可以還兼有一定的降濾失作用，能同其它類型處理劑互相兼容?？梢耘浜鲜褂没腔癁r青或磺化酚醛樹脂類等處理劑，改善泥餅質(zhì)量，配合使用磺化瀝青或磺化酚醛樹脂類等處理劑，改善泥餅質(zhì)量，提高封堵效果和抗溫能力。提高封堵效果和抗溫能力。63XY27的降粘機理的降粘機理由于分子鏈中引入了陽離子基團，能與粘土發(fā)生離子型吸附，又由由于分子鏈中引入了陽離子基團，能與粘土發(fā)生離子型吸附，又由于是線性低分子量聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地于是線性低分子量聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在粘土顆粒上。而且吸附在粘土顆粒上。而且XY-27 的特有結(jié)構(gòu)使它與高聚物之間的交的特有結(jié)構(gòu)使

54、它與高聚物之間的交聯(lián)或絡(luò)合機會增加，從而使其比陰離子聚合物降粘劑有更好的降粘聯(lián)或絡(luò)合機會增加，從而使其比陰離子聚合物降粘劑有更好的降粘效果。效果。 兩性離子降粘劑還具有一定的抑制頁巖水化的作用，這是因為分兩性離子降粘劑還具有一定的抑制頁巖水化的作用，這是因為分子鏈中的有機陽離子基團吸附于粘土表面之后，可中和粘土表面的子鏈中的有機陽離子基團吸附于粘土表面之后，可中和粘土表面的一部分負電荷，削弱了粘土的水化作用。盡管其分子量較低，仍能一部分負電荷，削弱了粘土的水化作用。盡管其分子量較低，仍能對粘土顆粒進行包被，不減弱體系抑制性。對粘土顆粒進行包被，不減弱體系抑制性。試驗表明，在含有試驗表明，在含有

55、FA-367的膨潤土漿中，只需加入少量的膨潤土漿中，只需加入少量XY-27，鉆，鉆井液的粘度、切力就急劇下降，且濾失量降低，泥餅變得致密。井液的粘度、切力就急劇下降，且濾失量降低，泥餅變得致密。643. 磺化苯乙烯磺化苯乙烯馬來酸酐共聚物馬來酸酐共聚物 代號為代號為SSMA （Sulfonated Styrene - Maleic Anhydride Copolymer），由苯乙烯、馬來酸酐、磺），由苯乙烯、馬來酸酐、磺化試劑、溶劑（甲苯）、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑（硫醇）通化試劑、溶劑（甲苯）、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑（硫醇）通過共聚、磺化和水解后制得。過共聚、磺化和水解后制得。 分子量為分子量為10005

56、000，抗溫可達，抗溫可達260以上，抗鹽可以上，抗鹽可達飽和鹽水。是一種性能優(yōu)良的抗高溫稀釋劑，國外已達飽和鹽水。是一種性能優(yōu)良的抗高溫稀釋劑，國外已在高溫深井中廣泛使用。在高溫深井中廣泛使用。 但該產(chǎn)品成本較高。但該產(chǎn)品成本較高。SSMA的結(jié)構(gòu)式的結(jié)構(gòu)式65降濾失劑降濾失劑 降濾失劑又稱為濾失控制劑、降失水劑。降濾失劑又稱為濾失控制劑、降失水劑。 在鉆井過程中，鉆井液的濾液侵入地層會引起泥頁巖在鉆井過程中，鉆井液的濾液侵入地層會引起泥頁巖水化膨脹，嚴(yán)重時導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定和各種井下復(fù)雜情水化膨脹，嚴(yán)重時導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定和各種井下復(fù)雜情況，鉆遇產(chǎn)層時還會造成油氣層損害。加入降失水劑況，鉆遇產(chǎn)層時還

57、會造成油氣層損害。加入降失水劑的目的，就是要通過在井壁上形成低滲透率、柔韌、的目的，就是要通過在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾餅，盡可能降低鉆井液的濾失量。薄而致密的濾餅，盡可能降低鉆井液的濾失量。 降濾失劑是鉆井液處理劑的重要劑種，主要分為纖維降濾失劑是鉆井液處理劑的重要劑種，主要分為纖維素類、腐植酸類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類等。素類、腐植酸類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類等。66（一）纖維素類降濾失劑（一）纖維素類降濾失劑 纖維素是由許多環(huán)式葡萄糖單元構(gòu)成的長鏈狀高分子纖維素是由許多環(huán)式葡萄糖單元構(gòu)成的長鏈狀高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式可表示如下：化合物，其結(jié)構(gòu)式可表示如下： 式中，式中，

58、n為纖維素的聚合度。由纖維素為原料可以制為纖維素的聚合度。由纖維素為原料可以制得一系列鉆井液降濾失劑。目前使用最多的是鈉羧甲基纖得一系列鉆井液降濾失劑。目前使用最多的是鈉羧甲基纖維素（維素（Sodium Carboxymethyl Cellulose），簡稱），簡稱CMC。67鈉羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素 Na-CMCNa-CMC生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程以精制棉、乙醇、燒堿為原料，經(jīng)謎化反應(yīng)制得。以精制棉、乙醇、燒堿為原料，經(jīng)謎化反應(yīng)制得。 鈉羧甲基纖維素（鈉羧甲基纖維素（Na-CMC）為白色纖維狀粉末，溶于水后形成膠狀液。為白色纖維狀粉末，溶于水后形成膠狀液。是國內(nèi)外廣泛使用的一種性能良好的

59、降濾失劑，適用于各種類型的水基鉆井液。是國內(nèi)外廣泛使用的一種性能良好的降濾失劑，適用于各種類型的水基鉆井液。一般可抗溫一般可抗溫130150，若加入抗氧劑可將其抗溫能力有所提高。，若加入抗氧劑可將其抗溫能力有所提高。68鈉羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素 Na-CMCNa-CMC的性能的性能（1 1）聚合度（）聚合度（n n）u天然纖維素的聚合度約為天然纖維素的聚合度約為1000010000左右，降解后有左右，降解后有200-600200-600左右，仍屬長鏈高分子左右，仍屬長鏈高分子化合物?；衔铩聚合度是決定聚合度是決定Na-CMCNa-CMC粘度的主要因素。粘度的主要因素。在定溫下，同濃度的

60、在定溫下，同濃度的Na-CMCNa-CMC溶液，其粘溶液，其粘度隨聚合度的增大而增大。一般把度隨聚合度的增大而增大。一般把Na-CMCNa-CMC分為高、中、低粘度三種產(chǎn)品。分為高、中、低粘度三種產(chǎn)品。（2）取代度（）取代度（ ）u 取代度又稱醚化度，即纖維素葡萄糖鏈節(jié)上羥基經(jīng)醚化后被取代度又稱醚化度，即纖維素葡萄糖鏈節(jié)上羥基經(jīng)醚化后被CH2COONa取代取代的程度。的程度。u 取代度是決定取代度是決定Na-CMC水溶性的主要因素。水溶性的主要因素。取代度與水溶性的關(guān)系是：取代度與水溶性的關(guān)系是： 0.5 易溶于水易溶于水69鈉羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素 Na-CMCNa-CMC的性能的性能（