鉆井液完井液化學(xué)5、6、7章課件

1、第五章、鉆井液原材料和處理劑第五章、鉆井液原材料和處理劑本章要求掌握主要內(nèi)容：本章要求掌握主要內(nèi)容： 1. 鉆井液處理劑的分類。鉆井液處理劑的分類。 2. 降粘劑、降失水劑、絮凝劑的作用原理。降粘劑、降失水劑、絮凝劑的作用原理。 3. 常見(jiàn)降粘劑、降失水劑、絮凝劑、加重劑。常見(jiàn)降粘劑、降失水劑、絮凝劑、加重劑。 4. 降粘劑、降失水劑、絮凝劑的選擇方法。降粘劑、降失水劑、絮凝劑的選擇方法。 鉆井液處理劑鉆井液處理劑-調(diào)配、維護(hù)和恢復(fù)鉆井調(diào)配、維護(hù)和恢復(fù)鉆井液工藝性能的添加劑。液工藝性能的添加劑。 發(fā)展概況：發(fā)展概況：五十年代僅幾種：純堿、燒堿、褐煤、栲膠等。五十年代僅幾種：純堿、燒堿、褐煤、栲

2、膠等?，F(xiàn)有幾百種商品牌號(hào)，分十六大類，國(guó)內(nèi)產(chǎn)值超過(guò)現(xiàn)有幾百種商品牌號(hào)，分十六大類，國(guó)內(nèi)產(chǎn)值超過(guò)二十億，有大量專業(yè)公司、廠家。二十億，有大量專業(yè)公司、廠家。 發(fā)展方向：抗溫、抗鹽鈣、無(wú)毒、多功發(fā)展方向：抗溫、抗鹽鈣、無(wú)毒、多功能、可生物降解。能、可生物降解。第一節(jié)、鉆井液處理劑的分類第一節(jié)、鉆井液處理劑的分類按照處理劑組成分類按照處理劑組成分類:鉆井液原材料鉆井液原材料無(wú)機(jī)處理劑無(wú)機(jī)處理劑有機(jī)處理劑有機(jī)處理劑表面活性劑表面活性劑2. 有機(jī)處理劑按來(lái)源分類有機(jī)處理劑按來(lái)源分類:天然產(chǎn)品天然產(chǎn)品天然改性產(chǎn)品天然改性產(chǎn)品人工合成產(chǎn)品人工合成產(chǎn)品 有機(jī)處理劑按化學(xué)組成分類有機(jī)處理劑按化學(xué)組成分類: 腐植

3、酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、腐植酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、淀粉類、聚合物類等淀粉類、聚合物類等4. 按照處理劑的功能分類按照處理劑的功能分類(我國(guó)鉆井液標(biāo)委會(huì)分類我國(guó)鉆井液標(biāo)委會(huì)分類) 降粘劑降粘劑 Thinner 增粘劑增粘劑 Viscosifier 降失水劑降失水劑 Filtration Reducer 絮凝劑絮凝劑 Flocculant 加重劑加重劑 Weighting Agent 解卡解卡 劑劑 Pipe-Freeing Agent 堵漏劑堵漏劑 Lost Circulation Material 乳化劑乳化劑 Emulsifier 消泡劑消泡劑 De

4、foamer 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑 Lubricant 緩蝕劑緩蝕劑 Corrosion Inhibitor 頁(yè)巖抑制劑頁(yè)巖抑制劑 Shale Inhibitor 粘土類粘土類 Clay 殺菌劑殺菌劑 Bactericide 起泡劑起泡劑 Foaming Agent 其它類其它類 Others處理劑作用機(jī)理研究處理劑作用機(jī)理研究?jī)?nèi)容和方法內(nèi)容和方法 提出功能要求提出功能要求 處理劑分子結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)處理劑分子結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 處理劑在粘土顆粒上的吸附規(guī)律研究處理劑在粘土顆粒上的吸附規(guī)律研究 所處理的鉆井液性能的變化所處理的鉆井液性能的變化 處理劑抗溫、抗鹽鈣能力評(píng)價(jià)，毒性、生物降處理劑抗溫、抗鹽鈣能力評(píng)

5、價(jià)，毒性、生物降解性測(cè)試。解性測(cè)試。 方法：方法：分子量、基團(tuán)及結(jié)構(gòu)的化學(xué)和儀器分析、分子量、基團(tuán)及結(jié)構(gòu)的化學(xué)和儀器分析、鉆井液性能測(cè)試等。鉆井液性能測(cè)試等。第二節(jié)第二節(jié) 無(wú)機(jī)處理劑無(wú)機(jī)處理劑 常用產(chǎn)品常用產(chǎn)品 純堿純堿 燒堿燒堿 石灰石灰 石膏石膏 氯化鈣氯化鈣 氯化鈉氯化鈉 氯化鉀氯化鉀 硅酸鈉及硅酸鉀硅酸鈉及硅酸鉀 重鉻酸鉀和重鉻酸鈉重鉻酸鉀和重鉻酸鈉 六偏磷酸鈉六偏磷酸鈉 混合金屬層狀氫氧化物混合金屬層狀氫氧化物無(wú)機(jī)處理劑無(wú)機(jī)處理劑作用原理作用原理 離子交換吸附離子交換吸附 調(diào)控鉆井液的調(diào)控鉆井液的pH值值 沉淀作用沉淀作用 絡(luò)合作用絡(luò)合作用 與有機(jī)處理劑生成可溶性鹽與有機(jī)處理劑生成可

6、溶性鹽 抑制溶解的作用抑制溶解的作用加重劑加重劑 用于提高鉆井液密度的物質(zhì)材料。用于提高鉆井液密度的物質(zhì)材料。要求：要求：密度大、耐磨損、不增粘、可酸溶。密度大、耐磨損、不增粘、可酸溶。常見(jiàn)固體加重材料的物化性質(zhì)常見(jiàn)固體加重材料的物化性質(zhì)材料名稱材料名稱 化學(xué)成分化學(xué)成分 密度密度g/cm3 硬度硬度 酸溶性酸溶性 重晶石重晶石 BaSO4 4.0 4.5 2.5 3.5 難溶難溶 鐵礦粉鐵礦粉 Fe2O3 4.9 5.3 5.5 6.5 溶溶 方鉛礦方鉛礦 PbS 7.4 7.7 2.5 2.7 溶溶 菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3 3.7 3.9 3.5 4.0 溶溶 鈦鐵礦鈦鐵礦 TiO2Fe

7、2O3 4.5 5.1 5.0 6.0 溶溶 石灰石粉石灰石粉 CaCO3 2.7 2.9 3 溶溶 磁鐵礦磁鐵礦 Fe3O4 5.0 5.2 5.5 6.5 溶溶提高液相密度的加重材料提高液相密度的加重材料可溶性無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)鹽可溶性無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)鹽NaCLKCLCaCL2CaBr2ZnBr2KCOOHNaCOOHCsCOOHKAc等第三節(jié)、鉆井液處理劑的作用原理第三節(jié)、鉆井液處理劑的作用原理一、降粘劑（又稱解絮凝劑一、降粘劑（又稱解絮凝劑 、稀釋劑）、稀釋劑）1.鉆井液稠化原因鉆井液稠化原因 由于粘土顆粒表面與端面性質(zhì)不同：由于粘土顆粒表面與端面性質(zhì)不同： 帶電情況不同帶電情況不同 表面帶負(fù)電

8、，端面帶正電。表面帶負(fù)電，端面帶正電。水化程度不同水化程度不同 表面水化膜厚，端面水化膜薄。表面水化膜厚，端面水化膜薄。Al +Si +鉆井液稠化原因：鉆井液稠化原因： 當(dāng)鉆井液中固相含量高和外界污染改變粘土表面性質(zhì)當(dāng)鉆井液中固相含量高和外界污染改變粘土表面性質(zhì)時(shí)，極易形成：端時(shí)，極易形成：端-端、端端、端 面聯(lián)結(jié)的空間片架結(jié)構(gòu)，面聯(lián)結(jié)的空間片架結(jié)構(gòu)， 從而造成：從而造成： 鉆井液結(jié)構(gòu)粘度增加；鉆井液結(jié)構(gòu)粘度增加； 片架結(jié)構(gòu)包住大量自由水，流動(dòng)阻力增加。片架結(jié)構(gòu)包住大量自由水，流動(dòng)阻力增加。2. 降粘劑作用機(jī)理降粘劑作用機(jī)理 降粘劑分子通過(guò)（靜電吸附、配位鍵吸附）吸附在粘土顆粒端降粘劑分子通過(guò)

9、（靜電吸附、配位鍵吸附）吸附在粘土顆粒端面上，改變端面性質(zhì)，拆散片架結(jié)構(gòu)，從而降低鉆井液結(jié)構(gòu)粘度。面上，改變端面性質(zhì)，拆散片架結(jié)構(gòu)，從而降低鉆井液結(jié)構(gòu)粘度。具體方法為：具體方法為：（1） 使端面反號(hào)使端面反號(hào) 由帶正電性端面轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電性端面。即由帶正電性端面轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電性端面。即： 正負(fù)相吸正負(fù)相吸 負(fù)負(fù)相斥負(fù)負(fù)相斥+- - - - - - -（2） 增強(qiáng)端面水化膜厚度增強(qiáng)端面水化膜厚度 吸附基吸附在粘土顆粒端面上，水化基給端面帶來(lái)豐厚的水化吸附基吸附在粘土顆粒端面上，水化基給端面帶來(lái)豐厚的水化層，削弱端層，削弱端-端、端端、端 -面連接，拆散了片架結(jié)構(gòu)，同時(shí)放出自由水，面連接，拆散了片架結(jié)構(gòu)，

10、同時(shí)放出自由水，使粘度降低。使粘度降低。降粘劑作用特點(diǎn)降粘劑作用特點(diǎn) 主要作用于端面主要作用于端面 用量少、效果顯著（因?yàn)槎嗣嫔伲?。用量少、效果顯著（因?yàn)槎嗣嫔伲?降失水與降粘作用有時(shí)相一致，有時(shí)不同。降失水與降粘作用有時(shí)相一致，有時(shí)不同。 主要降低主要降低 0、 c、 ，不降，不降 s。3. 常見(jiàn)降粘劑常見(jiàn)降粘劑 單寧酸鈉（單寧酸鈉（NaT） 磺甲基單寧（磺甲基單寧（SMT） 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽 (FCLS) 兩性離子聚合物降粘劑（兩性離子聚合物降粘劑（XY -27） SSMA(磺化聚苯乙烯順丁烯二酸酐鈉鹽）磺化聚苯乙烯順丁烯二酸酐鈉鹽） 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽 (

11、FCLS)的使用的使用 通常配制成堿液使用。通常配制成堿液使用。 FCLSFCLS堿液的配制堿液的配制FCLS : NaOH = 3 FCLS : NaOH = 3 5 :15 :1（FCLS + NaOHFCLS + NaOH）/ /（FCLS + NaOHFCLS + NaOH）混合堿液）混合堿液 = 1/5= 1/5或或1/101/10 例題例題 40ml FCLS堿液（堿液（3：1，1/5）中，含固體）中，含固體FCLS多少克？多少克？NaOH多少克？多少克？解：解：FCLS+NaOH總重為：總重為：1/5 40 = 8 (g) FCLS重量為：重量為： 3/(1+3) 8 = 6(g

12、) NaOH重量為：重量為：1/(1+3) = 2 (g)答：含答：含F(xiàn)CLS重量為重量為 6 g，NaOH重量為重量為 2 g。4. 降粘劑選擇方法降粘劑選擇方法儀儀 器器: 漏斗粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。漏斗粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。評(píng)價(jià)指標(biāo)：評(píng)價(jià)指標(biāo)： s 、 0 、 漏漏 、 方方 法：法：鉆井液鉆井液 + 降粘劑（降粘劑（%） 測(cè)定性能測(cè)定性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： s 、 0 漏漏 、 二、降失水劑二、降失水劑分析：分析：降失水途徑：提高泥餅質(zhì)量（降低降失水途徑：提高泥餅質(zhì)量（降低K） 增加濾液粘度增加濾液粘度 降低壓差降低壓差 改變固相含量、級(jí)配和表面性質(zhì)等改變固相含量、級(jí)配和表面性質(zhì)等 要求

13、：要求： 膠體粒子濃度充足膠體粒子濃度充足 保持體系聚結(jié)穩(wěn)定性保持體系聚結(jié)穩(wěn)定性 有一定量的橋塞粒子有一定量的橋塞粒子 （護(hù)膠）（護(hù)膠） 泥餅形成過(guò)程泥餅形成過(guò)程 鉆井液流動(dòng)鉆井液流動(dòng) 橋塞粒子橋塞粒子 在孔喉架橋的粒子在孔喉架橋的粒子 填充粒子填充粒子 在橋塞粒子間隙填充的粒子在橋塞粒子間隙填充的粒子降失水劑作用機(jī)理降失水劑作用機(jī)理1. 水化膜護(hù)膠水化膜護(hù)膠 降失水劑在粘土粒子表面形成吸附溶劑化層，保持降失水劑在粘土粒子表面形成吸附溶劑化層，保持體系聚結(jié)穩(wěn)定性的作用。體系聚結(jié)穩(wěn)定性的作用。機(jī)理：水化膜機(jī)理：水化膜增厚，增厚， 聚結(jié)阻力增大，聚結(jié)阻力增大， 膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng)膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng) ， V

14、f 降低。降低。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 分子量較低、水溶性好。分子量較低、水溶性好。 用量較大（表面）。用量較大（表面）。2. 靜電穩(wěn)定靜電穩(wěn)定 降失水劑吸附在粘土表面上，增加表面電荷以降低降失水劑吸附在粘土表面上，增加表面電荷以降低顆粒之間吸引力的作用。顆粒之間吸引力的作用。結(jié)果：負(fù)電荷結(jié)果：負(fù)電荷增加，增加， 電勢(shì)增加，電勢(shì)增加， 膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng)，失膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng)，失 水降低。水降低。3. 高分子保護(hù)高分子保護(hù)敏化作用敏化作用 高分子保護(hù)高分子保護(hù)1 高分子保護(hù)高分子保護(hù)2 大分子濃度低時(shí)，大分子濃度低時(shí)， 吸附粘土粒子的高分子吸附粘土粒子的高分子 許多高分子吸附許多高分子吸附 不足以形成混合網(wǎng)不足

15、以形成混合網(wǎng) 鏈之間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)鏈之間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu), 在膠粒表面，形成在膠粒表面，形成 架結(jié)構(gòu)，顆粒失去架結(jié)構(gòu)，顆粒失去 粒子被隔離開(kāi)不易粒子被隔離開(kāi)不易 包蔽層，阻止膠粒包蔽層，阻止膠粒 重力穩(wěn)定性。重力穩(wěn)定性。 聚結(jié)，保證體系中聚結(jié)，保證體系中 聚結(jié)。聚結(jié)。 膠粒含量。膠粒含量。4. 幾種常見(jiàn)的降失水劑幾種常見(jiàn)的降失水劑 鈉羧甲基纖維素（鈉羧甲基纖維素（Na - CMC） 煤堿劑（煤堿劑（NaC） 磺甲基褐煤磺甲基褐煤(SMC) 磺甲基酚醛樹(shù)脂（磺甲基酚醛樹(shù)脂（SMP） 磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹(shù)脂縮合物（磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹(shù)脂縮合物（SLSP） 水解聚丙烯腈鈉、銨、鈣鹽水解聚丙烯腈鈉、銨、

16、鈣鹽(Na-、NH4-、Ca-HPAN ) 褐煤與樹(shù)脂共聚產(chǎn)品（如褐煤與樹(shù)脂共聚產(chǎn)品（如PSC SPNH ） 淀粉類淀粉類煤堿劑（煤堿劑（NaC）的使用的使用 通常配制成堿液使用。通常配制成堿液使用。 主要成分：腐植酸鈉主要成分：腐植酸鈉 （利用（利用NaOH提取出來(lái)）。提取出來(lái)）。 NaCNaC堿液的配制堿液的配制褐煤：燒堿：煤堿液（水）褐煤：燒堿：煤堿液（水） = = 10 10 15 15 ：2 2 ：50 50 100 100例題：例題： 欲配制欲配制15：1：100的煤堿液的煤堿液2米米3，問(wèn)需要褐，問(wèn)需要褐煤和燒堿各多少噸？煤和燒堿各多少噸？解：解： 褐煤：燒堿：煤堿液（體積）褐煤

17、：燒堿：煤堿液（體積）=15：1：100 褐煤量褐煤量 = 2 15/100 = 0.3 (t) 燒堿量燒堿量 = 2 1/100 =0.02 （t）答：需要答：需要褐煤褐煤 0.3 t，燒堿，燒堿0.02t。5. 降失水劑選擇方法降失水劑選擇方法儀儀 器器: API靜失水儀、靜失水儀、HTHP靜失水儀。靜失水儀。評(píng)價(jià)性能：評(píng)價(jià)性能：靜失水量、泥餅厚度。靜失水量、泥餅厚度。方方 法：法：鉆井液鉆井液 + 降失水劑（降失水劑（%） 測(cè)定性能測(cè)定性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： API靜失水靜失水 5ml/30min； h 0.5mm. HTHP靜失水靜失水 15ml/30min h d2 d3 1 2

18、3分散分散 聚結(jié)聚結(jié) 沉降沉降 (E-E) (F-F)(E-F) 鈣污染處理鈣污染處理處理原則：除鈣、護(hù)膠、拆結(jié)構(gòu)。處理原則：除鈣、護(hù)膠、拆結(jié)構(gòu)。 除鈣：加純堿。除鈣：加純堿。CO3-+Ca+ CaCO3 護(hù)膠：加降失水劑（護(hù)膠：加降失水劑（NaC、CMC） 拆結(jié)構(gòu)：加入稀釋劑（拆結(jié)構(gòu)：加入稀釋劑（NaT、FCLS）水泥侵的處理水泥侵的處理特點(diǎn)：特點(diǎn)：PH 增加，失水增大，粘切先升后降。增加，失水增大，粘切先升后降。 處理：處理： 加低堿比的護(hù)膠混合液加低堿比的護(hù)膠混合液NaC : NaOH : NaT : Na2CO3 : H2O5 : 12 : 1 : 2 : 50 清水鉆水泥塞，鉆完放掉

19、。清水鉆水泥塞，鉆完放掉。石膏侵的處理石膏侵的處理特點(diǎn)：特點(diǎn)：PH 降低，失水增大，粘切先升后降。降低，失水增大，粘切先升后降。 處理：處理： 對(duì)于薄層石膏層對(duì)于薄層石膏層純堿純堿 + 燒堿燒堿（除鈣）（提（除鈣）（提pH） 對(duì)于大段石膏層對(duì)于大段石膏層使用高堿比的混合液使用高堿比的混合液 預(yù)處理預(yù)處理預(yù)先配成鈣處理鉆井液，抑制石膏溶解。預(yù)先配成鈣處理鉆井液，抑制石膏溶解。鹽污染及其處理鹽污染及其處理污染曲線污染曲線 VfNaCL g/100ml失水失水粘度粘度3污染規(guī)律污染規(guī)律 隨隨NaCL增加：增加： pH 降低、降低、 Vf 增大增大 、 先升后降。先升后降。 3%為分界線為分界線 3%

20、前，前，Vf增加小，增加小， 升高升高 3%后，后，Vf 增加多，增加多， 降低。降低。 鹽侵污處理鹽侵污處理原則：抗鹽、護(hù)膠、拆結(jié)構(gòu)、換土。原則：抗鹽、護(hù)膠、拆結(jié)構(gòu)、換土?？果}、護(hù)膠：加入抗鹽能力強(qiáng)的有機(jī)護(hù)膠劑?？果}、護(hù)膠：加入抗鹽能力強(qiáng)的有機(jī)護(hù)膠劑。 如：如：CMC拆拆 結(jié)結(jié) 構(gòu)：加入抗鹽稀釋劑。如：構(gòu)：加入抗鹽稀釋劑。如：FCLS換換 土：換抗鹽土。土：換抗鹽土。 如：海泡石、凹凸棒石。如：海泡石、凹凸棒石。（二）鉆井液性能調(diào)節(jié)（二）鉆井液性能調(diào)節(jié) 提、降密度提、降密度 提、降粘度提、降粘度 提、降切力提、降切力 降低失水降低失水 提高泥餅質(zhì)量提高泥餅質(zhì)量 提、降提、降pH值值1. 定體

21、積低密度鉆井液加重時(shí)所需加重材料定體積低密度鉆井液加重時(shí)所需加重材料 W加重劑加重劑 = W重泥漿重泥漿 - W輕泥漿輕泥漿 V重泥漿重泥漿 = V輕泥漿輕泥漿 + V加重劑加重劑 ( W加重劑加重劑 / 加重劑加重劑）由上式得：由上式得： 式中，式中， 加重劑加重劑 加重材料密度；加重材料密度； 重泥漿重泥漿 加重后鉆井液密度；加重后鉆井液密度； 輕泥漿輕泥漿 加重前鉆井液密度；加重前鉆井液密度； V V輕泥漿輕泥漿 加重前鉆井液體積。加重前鉆井液體積。重重泥泥漿漿加加重重劑劑輕輕泥泥漿漿重重泥泥漿漿加加重重劑劑輕輕泥泥漿漿加加重重劑劑 )(VW 例題例題 某井打開(kāi)油層前共有鉆井液某井打開(kāi)油

22、層前共有鉆井液450米米3，其密度，其密度為為1.20g/cm3,現(xiàn)根據(jù)地層壓力須加重到現(xiàn)根據(jù)地層壓力須加重到1.40g/cm3，問(wèn)需用重晶石（密度問(wèn)需用重晶石（密度4.00）多少？）多少？解：解：) t ( 5 .1384 . 10 . 4) 2 . 14 . 14450W （加加2. 配制定體積高密度鉆井液所需加重材料配制定體積高密度鉆井液所需加重材料式中，式中，V重泥漿重泥漿 欲配高密度鉆井液體積。欲配高密度鉆井液體積。輕輕泥泥漿漿加加重重劑劑輕輕泥泥漿漿重重泥泥漿漿加加重重劑劑重重泥泥漿漿加加 )(VW例題：例題： 有密度為有密度為1.20的鉆井液，欲配成密度為的鉆井液，欲配成密度為1

23、.60的鉆井液的鉆井液150米米3，需用重晶石（密度，需用重晶石（密度4.00g/cm3）多少？多少？解：解： 答：需用重晶石答：需用重晶石85.7噸。噸。噸噸）（加加(7 .852 . 10 . 4)2 . 16 . 14150W 3. 降低鉆井液密度所需的加水量降低鉆井液密度所需的加水量計(jì)算公式：計(jì)算公式：式中，式中，V V水水 所需加水量；所需加水量； V V重泥漿重泥漿 原重泥漿體積；原重泥漿體積； 重泥漿重泥漿 原重泥漿密度；原重泥漿密度； 稀釋漿稀釋漿 稀釋后泥漿密度稀釋后泥漿密度；水水稀稀釋釋漿漿稀稀釋釋漿漿重重泥泥漿漿重重泥泥漿漿水水 )(VV例題例題 有有300米米3密度為密

24、度為1.35的鉆井液，欲加淡水降的鉆井液，欲加淡水降低密度到低密度到1.15g/cm3，需加水多少，需加水多少？解：解：答：需加水答：需加水400米米3。）米米）（水水3(40000. 115. 115. 135. 1300V 水基分散型鉆井液的優(yōu)缺點(diǎn)水基分散型鉆井液的優(yōu)缺點(diǎn)本質(zhì)：盡量提高粘土粒子的分散度來(lái)建立鉆井液本質(zhì)：盡量提高粘土粒子的分散度來(lái)建立鉆井液的性能。的性能。方法：方法： 分散介質(zhì)分散介質(zhì) 淡水淡水 處理劑處理劑 分散劑分散劑 （降粘劑、護(hù)膠劑）（降粘劑、護(hù)膠劑）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 泥餅質(zhì)量好泥餅質(zhì)量好 薄、密、韌。薄、密、韌。 固相容量限高固相容量限高 最適合配制高密度鉆井液。最適合

25、配制高密度鉆井液。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 固相含量高固相含量高 高高 分散性強(qiáng)、抑制性差，不適應(yīng)強(qiáng)造漿地層鉆進(jìn)。分散性強(qiáng)、抑制性差，不適應(yīng)強(qiáng)造漿地層鉆進(jìn)。 油氣層保護(hù)能力差，鉆達(dá)油氣層必須加以改造。油氣層保護(hù)能力差，鉆達(dá)油氣層必須加以改造。 對(duì)可溶性鹽類敏感。對(duì)可溶性鹽類敏感。 抗溫能力較差。抗溫能力較差。第二節(jié)、水基抑制性鉆井液第二節(jié)、水基抑制性鉆井液本節(jié)主要掌握：本節(jié)主要掌握： 1. 抑制性鉆井液的基本特點(diǎn)抑制性鉆井液的基本特點(diǎn) 2. 石灰鉆井液性能指標(biāo)及維護(hù)原理石灰鉆井液性能指標(biāo)及維護(hù)原理 3. 鹽水鉆井液性能指標(biāo)及維護(hù)原理鹽水鉆井液性能指標(biāo)及維護(hù)原理抑制性鉆井液抑制性鉆井液 組成：組成： 水水

26、+ 粘土粘土 + 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽 +處理劑處理劑 水水 + 粘土粘土 + 聚合物聚合物 實(shí)質(zhì)；利用粘土粒子的適度分散，保持鉆井液實(shí)質(zhì)；利用粘土粒子的適度分散，保持鉆井液性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。 核心：保持固相具有適當(dāng)?shù)姆稚⒍?。核心：保持固相具有適當(dāng)?shù)姆稚⒍取?方法：利用無(wú)機(jī)鹽壓縮雙電層作用使粘土粒子方法：利用無(wú)機(jī)鹽壓縮雙電層作用使粘土粒子絮凝，再利用降粘劑的解絮凝作用去抵絮凝，再利用降粘劑的解絮凝作用去抵消一部分絮凝，直到分散度合適消一部分絮凝，直到分散度合適 性能符合要求。性能符合要求。抑制性鉆井液定義：抑制性鉆井液定義： 能抑制鉆屑造漿（能提供抑制性化學(xué)環(huán)境）能抑制鉆屑造漿（能提供抑制性化學(xué)環(huán)境

27、）的鉆井液。的鉆井液。 方法：方法： 采用無(wú)機(jī)鹽和聚合物。采用無(wú)機(jī)鹽和聚合物。 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)： 土粒由高度分散土粒由高度分散 適度絮凝適度絮凝 。 類型：類型： 鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液 鹽水鉆井液、海水鉆井液鹽水鉆井液、海水鉆井液 甲酸鹽鉆井液甲酸鹽鉆井液 鉀石灰鉆井液鉀石灰鉆井液 硅酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液 聚合物鉆井液聚合物鉆井液（一）鈣處理鉆井液（一）鈣處理鉆井液 石灰鉆井液石灰鉆井液 鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液 石膏鉆井液石膏鉆井液 氯化鈣鉆井液氯化鈣鉆井液分散與絮凝分散與絮凝 分散態(tài)：粘土高度分散，粘度大，失水分散態(tài)：粘土高度分散，粘度大，失水小，不抗鹽侵污小，不抗鹽侵污 絮凝態(tài)：顆粒粗

28、，粘切大，失水大，絮凝態(tài)：顆粒粗，粘切大，失水大， 適度絮凝粗分散態(tài)：顆粒適當(dāng)大小，粘適度絮凝粗分散態(tài)：顆粒適當(dāng)大小，粘切失水合適切失水合適加鈣鹽加鈣鹽加分散劑加分散劑鈣鹽、分散劑類型鈣鹽、分散劑類型 石灰石灰 石膏石膏 氯化鈣氯化鈣丹寧丹寧,FCLS,CMCFCLS,CMC褐煤褐煤,FCLS1. 石灰鉆井液石灰鉆井液 基本配方基本配方膨潤(rùn)土漿膨潤(rùn)土漿 + 護(hù)膠劑護(hù)膠劑 + 石灰石灰 （CaO） 石灰的作用石灰的作用 提供提供Ca+;Ca+使粘土絮凝。使粘土絮凝。實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線Ca+ (PPm)0 (cp)120200細(xì)分散泥漿細(xì)分散泥漿從曲線得到規(guī)律：從曲線得到規(guī)律：Ca+ = 120 2

29、00 ppm 最好。最好。此時(shí)，粘度合適，鉆屑對(duì)粘度影響最小此時(shí)，粘度合適，鉆屑對(duì)粘度影響最小。濾液含鈣量的保證濾液含鈣量的保證 濾液堿度濾液堿度 Pf (每毫升濾液耗每毫升濾液耗0.02N酸的毫升數(shù)）酸的毫升數(shù)）意義：濾液中意義：濾液中OH- 濃度的量度。濃度的量度。作用：控制石灰溶解度：作用：控制石灰溶解度： Pf 過(guò)高，過(guò)高， Ca+減少，減少， 一般：一般： Pf = 1 10 ml方法：用方法：用NaOH控制?？刂啤?泥漿堿度泥漿堿度 Pm意義：鉆井液中溶解和未溶解的氫氧化物多少的意義：鉆井液中溶解和未溶解的氫氧化物多少的量度。量度。規(guī)律：規(guī)律：Ca(OH)2 增加，增加， Pm增大

30、，增大， 一般：一般： Pm = 10 25 ml方法：用方法：用Ca(OH)2 控制?？刂啤?游離石灰含量（剩余石灰含量）游離石灰含量（剩余石灰含量）意義：反映鉆井液中未溶解（過(guò)剩）石灰量。意義：反映鉆井液中未溶解（過(guò)剩）石灰量。 濾液濾液 Ca+意義：已經(jīng)溶解了的意義：已經(jīng)溶解了的Ca+含量。含量。 一般：一般：120 200 ppm石灰泥漿最大的問(wèn)題：石灰泥漿最大的問(wèn)題：高溫固化：高溫固化：石灰石灰 + 粘土粘土 + NaOH 水化硅酸鈣水化硅酸鈣褐煤氯化鈣泥漿褐煤氯化鈣泥漿 煤堿劑加量大，當(dāng)配漿材料煤堿劑加量大，當(dāng)配漿材料 鈣離子含量高，抑制性較強(qiáng)鈣離子含量高，抑制性較強(qiáng) 生成的腐植酸

31、鈣膠狀物一方面保證鈣離生成的腐植酸鈣膠狀物一方面保證鈣離子含量，一方面利于降失水子含量，一方面利于降失水 體系抗鹽鈣，抗溫能力較強(qiáng)體系抗鹽鈣，抗溫能力較強(qiáng)鹽水鉆井液鹽水鉆井液 定義：凡定義：凡NaCl含量超過(guò)含量超過(guò)1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Cl-含量約為含量約為6000mg/l）的鉆井液。）的鉆井液。 分類分類 一般鹽水鉆井液一般鹽水鉆井液 飽和鹽水鉆井液飽和鹽水鉆井液 海水鉆井液海水鉆井液鹽水鉆井液的主要特點(diǎn)鹽水鉆井液的主要特點(diǎn) 由于礦化度高，具有較強(qiáng)的抑制性，利于井壁由于礦化度高，具有較強(qiáng)的抑制性，利于井壁穩(wěn)定穩(wěn)定 抗鹽鈣侵污能力較強(qiáng)，適于鉆含巖鹽地層或含抗鹽鈣侵污能力較強(qiáng)，適于鉆含巖

32、鹽地層或含鹽膏地層鹽膏地層 抗溫能力較強(qiáng)，適合于深井或超深井使用抗溫能力較強(qiáng)，適合于深井或超深井使用 對(duì)油氣層損害較輕對(duì)油氣層損害較輕 鉆屑不易分散，在地面易清除，利于保持鉆井鉆屑不易分散，在地面易清除，利于保持鉆井液的低固相含量液的低固相含量 有效地抑制地層造漿，保持流變性能穩(wěn)定有效地抑制地層造漿，保持流變性能穩(wěn)定 但維護(hù)工藝復(fù)雜；腐蝕性強(qiáng)；配制成本相對(duì)較但維護(hù)工藝復(fù)雜；腐蝕性強(qiáng)；配制成本相對(duì)較高。高。第三節(jié)第三節(jié) 不分散低固相聚合物不分散低固相聚合物鉆井液鉆井液應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 淺井淺井6000米深井米深井 淡水淡水飽和鹽水體系飽和鹽水體系 密度密度1.022.0g/cm3 直井、定向

33、井、水平井直井、定向井、水平井聚合物體系發(fā)展的必然性聚合物體系發(fā)展的必然性 密度或壓差影響鉆速密度或壓差影響鉆速 固相含量及類型影響鉆速固相含量及類型影響鉆速 粘度影響鉆速粘度影響鉆速 瞬時(shí)失水影響鉆速瞬時(shí)失水影響鉆速密度或壓差對(duì)鉆速的影響密度或壓差對(duì)鉆速的影響其它條件相同時(shí)，密度（壓差）下降，鉆速上升。其它條件相同時(shí)，密度（壓差）下降，鉆速上升。 例：密度例：密度1.10升至此升至此1.65,鉆速?gòu)你@速?gòu)?0降為降為3.3m/h。 例：壓差從例：壓差從35降至降至0大氣壓，鉆速上升大氣壓，鉆速上升50%。機(jī)理機(jī)理 減弱巖屑?jí)撼中?yīng)減弱巖屑?jí)撼中?yīng) 壓差增大井底巖石可鉆強(qiáng)度。壓差增大井底巖石可

34、鉆強(qiáng)度。 密度大，壓耗大，排量小。密度大，壓耗大，排量小。固相含量的影響固含固含鉆頭數(shù)量鉆頭數(shù)量鉆進(jìn)天數(shù)鉆進(jìn)天數(shù)鉆頭進(jìn)尺鉆頭進(jìn)尺機(jī)理 密度（壓差）升高密度（壓差）升高 壓耗增加壓耗增加 紊流流動(dòng)阻力增大紊流流動(dòng)阻力增大 泥包可能性增加泥包可能性增加固相類型的影響固相類型的影響 惰性固相（砂，重晶石）惰性固相（砂，重晶石） 劣土，鉆屑劣土，鉆屑 搬土搬土粘度的影響粘度的影響 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 降低粘度能提高降低粘度能提高鉆速鉆速 機(jī)理：機(jī)理： 粘度低粘度低: 利于沖擊和清洗井底；利于沖擊和清洗井底； 利于降低巖屑?jí)撼中?yīng)；利于降低巖屑?jí)撼中?yīng)； 利于降低壓耗。利于降低壓耗。失水對(duì)鉆速的影響失

35、水對(duì)鉆速的影響 瞬時(shí)失水大，鉆速高瞬時(shí)失水大，鉆速高 原因：原因： 降低巖屑?jí)撼中?yīng)降低巖屑?jí)撼中?yīng)聚合物泥漿的分類聚合物泥漿的分類按固含分：按固含分： 清水或鹽水聚合物清水或鹽水聚合物 油水乳狀液（基本不油水乳狀液（基本不含固相）含固相） 低固相聚合物泥漿低固相聚合物泥漿按聚合物類型分：按聚合物類型分： 單一聚丙烯酰胺類聚單一聚丙烯酰胺類聚合物泥漿合物泥漿 多種大分子金屬鹽復(fù)多種大分子金屬鹽復(fù)配聚合物泥漿配聚合物泥漿 陽(yáng)離子聚合物泥漿陽(yáng)離子聚合物泥漿 兩性離子聚合物泥漿兩性離子聚合物泥漿聚合物的主要作用聚合物的主要作用 絮凝作用和選擇性絮凝作用和選擇性絮凝作用絮凝作用 防塌作用防塌作用 剪切

36、稀釋和紊流減剪切稀釋和紊流減阻作用阻作用 包被作用包被作用 成網(wǎng)能力成網(wǎng)能力 降濾失作用降濾失作用概念概念 絮凝作用：可看作是高分子物質(zhì)對(duì)粘土絮凝作用：可看作是高分子物質(zhì)對(duì)粘土懸浮體的敏化作用。高聚物通過(guò)與粘土懸浮體的敏化作用。高聚物通過(guò)與粘土粒子吸附，架橋，成網(wǎng)，絮凝沉降而實(shí)粒子吸附，架橋，成網(wǎng)，絮凝沉降而實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)。 選擇性絮凝作用：只絮凝劣土和鉆屑而選擇性絮凝作用：只絮凝劣土和鉆屑而不絮凝搬土的作用。不絮凝搬土的作用。絮凝能力的評(píng)定方法絮凝能力的評(píng)定方法 在在250ml量筒中，加入量筒中，加入200ml蒸餾水，再蒸餾水，再加入加入30g巖屑，搖勻后加入巖屑，搖勻后加入1g聚合物溶液聚合物溶

37、液(1%),以每分鐘以每分鐘30次的頻率顛倒混合次的頻率顛倒混合1分分鐘鐘, 靜置，靜置，15分鐘后測(cè)上部清液高度，如分鐘后測(cè)上部清液高度，如果清液高，說(shuō)明聚合物絮凝能力強(qiáng)。果清液高，說(shuō)明聚合物絮凝能力強(qiáng)。絮凝作用的影響因素絮凝作用的影響因素同一聚合物的不同鹽類同一聚合物的不同鹽類分子量分子量基團(tuán)種類和比例基團(tuán)種類和比例粘土種類粘土種類粘土粒子濃度粘土粒子濃度 pHpH值值無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽溫度溫度聚合物濃度聚合物濃度其它分散劑其它分散劑攪拌條件攪拌條件包被作用包被作用 概念：概念： 聚合物吸附包被于聚合物吸附包被于鉆屑上，抑制鉆屑鉆屑上，抑制鉆屑水化分散的作用。水化分散的作用。常用評(píng)定方法：常用評(píng)

38、定方法： 一次回收率和二次一次回收率和二次回收率回收率成網(wǎng)作用及成網(wǎng)能力成網(wǎng)作用及成網(wǎng)能力 成網(wǎng)作用：成網(wǎng)作用： 聚合物分子間及聚合物分子與粘土粒子聚合物分子間及聚合物分子與粘土粒子間形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的作用。間形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的作用。 成網(wǎng)能力：成網(wǎng)能力： 聚合物與粘土粒子形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物與粘土粒子形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的能力。能力。聚合物泥漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的五種形態(tài)聚合物泥漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的五種形態(tài) 內(nèi)締合作用形成鏈?zhǔn)蜴湀F(tuán)內(nèi)締合作用形成鏈?zhǔn)蜴湀F(tuán) 分子鏈吸附包裹于土粒上分子鏈吸附包裹于土粒上 聚合物鏈?zhǔn)蕉鄠€(gè)土粒即架橋聚合物鏈?zhǔn)蕉鄠€(gè)土粒即架橋 一條鏈?zhǔn)蕉鄠€(gè)土粒或一個(gè)土粒上吸附多條一條鏈?zhǔn)?/p>

39、附多個(gè)土粒或一個(gè)土粒上吸附多條鏈?zhǔn)?，彼此連接成網(wǎng)鏈?zhǔn)?，彼此連接成網(wǎng) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)強(qiáng)，擠出束縛水，水土分離即絮凝網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)強(qiáng)，擠出束縛水，水土分離即絮凝作用作用認(rèn)識(shí) 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是聚合物泥漿具有特殊流空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是聚合物泥漿具有特殊流變性的基礎(chǔ)。變性的基礎(chǔ)。 該結(jié)構(gòu)取決于聚合物在泥漿中的成網(wǎng)能該結(jié)構(gòu)取決于聚合物在泥漿中的成網(wǎng)能力。力。 影響聚合物成網(wǎng)能力的因素將影響泥漿影響聚合物成網(wǎng)能力的因素將影響泥漿的流變性和失水造壁性。的流變性和失水造壁性。防塌作用及機(jī)理防塌作用及機(jī)理 例：用例：用PHP清水鉆川清水鉆川南自流井群易塌泥巖。南自流井群易塌泥巖。 勝利油田用勝利油田用PAM/KCL鉆水敏性鉆水敏

40、性紅層紅層機(jī)理：機(jī)理： 在井壁多點(diǎn)吸附封堵在井壁多點(diǎn)吸附封堵微裂縫，阻止剝落。微裂縫，阻止剝落。 在井壁形成吸附膜，在井壁形成吸附膜，阻止或減緩水進(jìn)入泥阻止或減緩水進(jìn)入泥巖。巖。 改善失水造壁性。改善失水造壁性。剪切稀釋和紊流減阻剪切稀釋和紊流減阻 剪切稀釋：剪切稀釋： 聚合物可增強(qiáng)泥漿的剪切稀釋性，即增聚合物可增強(qiáng)泥漿的剪切稀釋性，即增加動(dòng)塑比值，降低加動(dòng)塑比值，降低n值。值。 紊流減阻：紊流減阻： 聚合物泥漿有降低泥漿紊流摩阻的作用。聚合物泥漿有降低泥漿紊流摩阻的作用。機(jī)理機(jī)理 低剪率下，分子鏈較卷曲，相互纏繞，低剪率下，分子鏈較卷曲，相互纏繞，水化層近于球形，隨剪率增加，分子逐水化層近于

41、球形，隨剪率增加，分子逐漸伸展，相互纏繞減少，水化層趨于扁漸伸展，相互纏繞減少，水化層趨于扁平，故使粘度和摩阻下降。平，故使粘度和摩阻下降。降濾失作用降濾失作用 聚合物降濾失能力與其分子量大小，含聚合物降濾失能力與其分子量大小，含鹽量，溫度等有關(guān)。鹽量，溫度等有關(guān)。 濾失量與泥餅質(zhì)量間有矛盾，濾失量小濾失量與泥餅質(zhì)量間有矛盾，濾失量小時(shí)泥餅質(zhì)量差（發(fā)虛，發(fā)泡），泥餅好時(shí)泥餅質(zhì)量差（發(fā)虛，發(fā)泡），泥餅好時(shí)濾失量較大。時(shí)濾失量較大。 解決辦法：加入惰性降失水劑。解決辦法：加入惰性降失水劑。聚合物鉆井液的組配原則聚合物鉆井液的組配原則 取長(zhǎng)補(bǔ)短，復(fù)配使用。取長(zhǎng)補(bǔ)短，復(fù)配使用。 大小分子結(jié)合，大分子穩(wěn)

42、定井壁改善流型，小大小分子結(jié)合，大分子穩(wěn)定井壁改善流型，小分子降濾失。分子降濾失。 聚合物配比和加量應(yīng)根據(jù)具體情況決定，造漿聚合物配比和加量應(yīng)根據(jù)具體情況決定，造漿強(qiáng)的地層以大分子為主，滲透性好的地層應(yīng)以強(qiáng)的地層以大分子為主，滲透性好的地層應(yīng)以小分子為主。小分子為主。 不同體系選不同的聚合物鹽類，鈉鹽適合于淡不同體系選不同的聚合物鹽類，鈉鹽適合于淡水體系，鈣鹽適合于海水或鹽水體系，鉀鹽適水體系，鈣鹽適合于海水或鹽水體系，鉀鹽適防塌。防塌。 固含高，粘切大時(shí)，大分子量少。固含高，粘切大時(shí)，大分子量少。聚合物鉆井液的性能指標(biāo)聚合物鉆井液的性能指標(biāo) 低密度固含小于低密度固含小于4%(V/V)。 鉆屑

43、與亞甲基藍(lán)搬含之比小于鉆屑與亞甲基藍(lán)搬含之比小于2：1。 YP(dyn/cm2)/PV(mpaS)=4.8. 對(duì)非加重泥漿，對(duì)非加重泥漿，YP=1530dyn/cm2。 流變參數(shù)優(yōu)選，流變參數(shù)優(yōu)選，=26mpaS, c=0.31.5Pa,Im=300600 盡量不使用分散劑盡量不使用分散劑 失水控制視情況具體分析失水控制視情況具體分析陰離子聚合物鉆井液主要處理劑陰離子聚合物鉆井液主要處理劑 聚丙烯酰胺及其衍生物聚丙烯酰胺及其衍生物 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)、部分水解聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺(PHP)、水解聚丙烯腈（鈉鹽、水解聚丙烯腈（鈉鹽Na-PAN、銨、銨鹽鹽NPAN）、聚丙烯酸

44、鈣、磺甲基化聚丙烯）、聚丙烯酸鈣、磺甲基化聚丙烯酰胺酰胺(SPAM) 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯-順丁烯二酸肝共聚物順丁烯二酸肝共聚物(VAMA) 磺化苯乙烯磺化苯乙烯-順丁烯二酸肝共聚物順丁烯二酸肝共聚物(SSMA)兩性離子聚合物兩性離子聚合物 現(xiàn)有產(chǎn)品主要有兩個(gè)型號(hào)：降粘劑現(xiàn)有產(chǎn)品主要有兩個(gè)型號(hào)：降粘劑(XY)(XY)、強(qiáng)包、強(qiáng)包被劑被劑(FA)(FA) 降粘劑（降粘劑（XYXY系列）系列）分子量較?。ǚ肿恿枯^?。?000010000）分子鏈中同時(shí)具有陽(yáng)離子基團(tuán)（分子鏈中同時(shí)具有陽(yáng)離子基團(tuán)（10-40%10-40%）、陰離子）、陰離子基團(tuán)（基團(tuán)（20-60%20-60%）和非離子基團(tuán)（）和非離子

45、基團(tuán)（0-40%0-40%）% %是線性兩性離子聚合物。是線性兩性離子聚合物。 強(qiáng)包被劑強(qiáng)包被劑 引入陽(yáng)離子基團(tuán)的線性大分子主聚物，用來(lái)抑制頁(yè)引入陽(yáng)離子基團(tuán)的線性大分子主聚物，用來(lái)抑制頁(yè)巖分散和增加鉆井液粘度。巖分散和增加鉆井液粘度。兩性離子聚合物鉆井液兩性離子聚合物鉆井液 特點(diǎn)：特點(diǎn)：抑制性強(qiáng)、剪切稀釋性強(qiáng)，并能防止地層造漿，抗抑制性強(qiáng)、剪切稀釋性強(qiáng)，并能防止地層造漿，抗巖屑污染能力強(qiáng)巖屑污染能力強(qiáng)降粘劑能有效地降低鉆井液的結(jié)構(gòu)粘度降粘劑能有效地降低鉆井液的結(jié)構(gòu)粘度巖屑成形，易于被固控設(shè)備清除巖屑成形，易于被固控設(shè)備清除在保證良好鉆井液工藝性能的前提下能增強(qiáng)而不是在保證良好鉆井液工藝性能的前

46、提下能增強(qiáng)而不是削弱體系的抑制能力。削弱體系的抑制能力。與其他處理劑配伍，可配制低、中、高密度的鉆井與其他處理劑配伍，可配制低、中、高密度的鉆井液，用于淺、中、深井，在高密度鹽水鉆井液中效液，用于淺、中、深井，在高密度鹽水鉆井液中效果好果好鉆屑容量限不夠大，抗鹽能力有限鉆屑容量限不夠大，抗鹽能力有限陽(yáng)離子聚合物鉆井液陽(yáng)離子聚合物鉆井液 小陽(yáng)離子（泥頁(yè)巖抑制劑、粘土穩(wěn)定小陽(yáng)離子（泥頁(yè)巖抑制劑、粘土穩(wěn)定劑）：劑）： 環(huán)氧丙基三甲基氯化銨環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(NW-1) 包被劑（陽(yáng)離子絮凝劑）：包被劑（陽(yáng)離子絮凝劑）： 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)陽(yáng)離子聚合物鉆井液的特點(diǎn)陽(yáng)離子聚合物

47、鉆井液的特點(diǎn) 具有良好的抑制巖屑分散及穩(wěn)定井壁能力具有良好的抑制巖屑分散及穩(wěn)定井壁能力 流變性比較穩(wěn)定，維護(hù)間隔時(shí)間較長(zhǎng)流變性比較穩(wěn)定，維護(hù)間隔時(shí)間較長(zhǎng) 在防起下鉆遇阻遇卡及防泥包等方面具有較好在防起下鉆遇阻遇卡及防泥包等方面具有較好效果效果 具有較好抗溫、抗鹽、抗鈣鎂等高價(jià)金屬離子具有較好抗溫、抗鹽、抗鈣鎂等高價(jià)金屬離子污染的能力污染的能力 具有較好的抗膨潤(rùn)土和鉆屑污染的能力具有較好的抗膨潤(rùn)土和鉆屑污染的能力 與氯化鉀聚合物鉆井液相比，它不會(huì)影響電測(cè)與氯化鉀聚合物鉆井液相比，它不會(huì)影響電測(cè)資料的解釋。資料的解釋。無(wú)固相聚合物泥漿配方實(shí)例無(wú)固相聚合物泥漿配方實(shí)例 Water+0.10.3%PH

48、P+0.1%KPAM Water+0.10.3%PHP+0.10.2%CaCL2 Water+0.070.14%CPAM+0.10.3%TDC-15+0.2%Cacl2 Water+0.10.3%FA367+0.51%KCL聚合物不分散低固相體系實(shí)例聚合物不分散低固相體系實(shí)例 搬土漿搬土漿+0.10.3%KPAM+0.40.5%NPAN 搬土漿搬土漿+1%FCLS+0.5%CMC+1%DFD+0.1%CaO+0.2%CPAM+0.5%NW-1 搬土漿搬土漿+0.10.3%FA367+0.050.15%XY-27+13%SAS其它水基鉆井液體系其它水基鉆井液體系 聚磺體系聚磺體系 正電膠正電膠(

49、MMH)鉆井液鉆井液 硅酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液 無(wú)機(jī)硅酸鹽鉆井液無(wú)機(jī)硅酸鹽鉆井液 稀硅酸鹽聚合物鉆井液稀硅酸鹽聚合物鉆井液 有機(jī)硅酸鹽鉆井液有機(jī)硅酸鹽鉆井液 聚合醇（多元醇）鉆井液聚合醇（多元醇）鉆井液 甲酸鹽甲酸鹽(有機(jī)鹽有機(jī)鹽)鉆井液鉆井液 甲基葡萄糖甙鉆井液甲基葡萄糖甙鉆井液 成膜水基鉆井液成膜水基鉆井液 無(wú)滲透（無(wú)損害）鉆井液無(wú)滲透（無(wú)損害）鉆井液 抗高溫水基鉆井液抗高溫水基鉆井液習(xí)題：習(xí)題：1、7、8、11第七章第七章 油基鉆井液油基鉆井液定義：以油為連續(xù)相的鉆井液。定義：以油為連續(xù)相的鉆井液。分類：分類： 普通油基泥漿，普通油基泥漿， 油包水乳化泥漿油包水乳化泥漿 低膠質(zhì)油包水乳化

50、泥漿低膠質(zhì)油包水乳化泥漿 低毒油包水乳化泥漿低毒油包水乳化泥漿油基泥漿的特點(diǎn)油基泥漿的特點(diǎn) 抗高溫抗高溫 抗鹽鈣侵污抗鹽鈣侵污 利于井壁穩(wěn)定利于井壁穩(wěn)定 潤(rùn)滑性好潤(rùn)滑性好 對(duì)產(chǎn)層損害小對(duì)產(chǎn)層損害小 配制成本高，工藝復(fù)雜配制成本高，工藝復(fù)雜 機(jī)械鉆速較低機(jī)械鉆速較低 污染環(huán)境污染環(huán)境適用范圍適用范圍 高溫深井高溫深井 復(fù)雜地層復(fù)雜地層 定向井，水平井定向井，水平井 可作解卡液，完井液，修井液，取芯液可作解卡液，完井液，修井液，取芯液普通油基泥漿的組成 油油 親油固體親油固體 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 保護(hù)劑保護(hù)劑 加重劑加重劑對(duì)油相的要求對(duì)油相的要求 API度度3637o(API度是量度油的密度

51、和在某種度是量度油的密度和在某種程度上反映油的粘度的參數(shù)程度上反映油的粘度的參數(shù)) 閃點(diǎn)閃點(diǎn)180OF或更高或更高(當(dāng)火焰橫過(guò)油杯上方中心時(shí)，當(dāng)火焰橫過(guò)油杯上方中心時(shí)，在油的表面出現(xiàn)閃光時(shí)的溫度在油的表面出現(xiàn)閃光時(shí)的溫度) 燃點(diǎn)燃點(diǎn)200OF或更高或更高 苯胺點(diǎn)苯胺點(diǎn)140OF或更高或更高(新蒸餾的苯胺與等體積柴新蒸餾的苯胺與等體積柴油完全互溶的最低溫度油完全互溶的最低溫度)親油固體親油固體 氧化瀝青：軟化點(diǎn)適氧化瀝青：軟化點(diǎn)適當(dāng)當(dāng) 粘土粉粘土粉 炭黑炭黑 石灰石粉石灰石粉粘度濾失量瀝青含量配制與入井配制與入井 清洗配漿罐清洗配漿罐 配柴油瀝青漿配柴油瀝青漿 加硬脂酸皂和燒堿水，充分皂化加硬脂

52、酸皂和燒堿水，充分皂化 加生石灰或氯化鈉，防止污水影響，提加生石灰或氯化鈉，防止污水影響，提高熱穩(wěn)定性高熱穩(wěn)定性 加重加重 測(cè)性能測(cè)性能 頂替時(shí)需用隔離液頂替時(shí)需用隔離液油包水乳化泥漿的組成油包水乳化泥漿的組成 油油 水相：淡水、鹽水、海水水相：淡水、鹽水、海水 乳化劑乳化劑 潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑 有機(jī)土及氧化瀝青有機(jī)土及氧化瀝青 石灰石灰 加重劑加重劑油包水乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理油包水乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理 油溶性主乳化劑和水溶性輔乳化劑在油油溶性主乳化劑和水溶性輔乳化劑在油水界面形成密堆復(fù)合膜，降低了油水界水界面形成密堆復(fù)合膜，降低了油水界面張力。面張力。 較高的連續(xù)相粘度和適當(dāng)?shù)慕缑婺ふ扯容^高的連續(xù)相粘度和

53、適當(dāng)?shù)慕缑婺ふ扯扔欣诜€(wěn)定。有利于穩(wěn)定。 固體顆粒的穩(wěn)定作用。固體顆粒的穩(wěn)定作用。 用離子型乳化劑時(shí)的電穩(wěn)定作用。用離子型乳化劑時(shí)的電穩(wěn)定作用。固體在油中的分散固體在油中的分散 瀝青：瀝青： 取決于瀝青質(zhì)量和油的苯胺點(diǎn)取決于瀝青質(zhì)量和油的苯胺點(diǎn) 有機(jī)土有機(jī)土 親水搬土親水搬土+潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑（長(zhǎng)鏈潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑（長(zhǎng)鏈伯、仲、叔胺鹽和季銨鹽伯、仲、叔胺鹽和季銨鹽 重晶石：應(yīng)選親油性強(qiáng)的重晶石粉重晶石：應(yīng)選親油性強(qiáng)的重晶石粉石灰、加重劑作用石灰、加重劑作用 石灰石灰 提供提供Ca2+有利于二元金屬皂的形成，保證所添加的有利于二元金屬皂的形成，保證所添加的乳化劑能充分地發(fā)揮效能；乳化劑能充分地發(fā)揮效能； 維

54、持油基鉆井液的維持油基鉆井液的PH值在值在8.5-10之間，防止鉆具腐之間，防止鉆具腐蝕；蝕； 有效地防止地層中有效地防止地層中CO2和和H2S等酸性氣體對(duì)鉆井液等酸性氣體對(duì)鉆井液的污染。的污染。 加重材料加重材料 重晶石（適當(dāng)加入潤(rùn)濕劑和乳化劑）重晶石（適當(dāng)加入潤(rùn)濕劑和乳化劑）影響油包水乳化泥漿性能的因素影響油包水乳化泥漿性能的因素 水油比：水含量大，界面積大不利于穩(wěn)定，水水油比：水含量大，界面積大不利于穩(wěn)定，水含量過(guò)小，體系粘度低也不利于穩(wěn)定含量過(guò)小，體系粘度低也不利于穩(wěn)定 乳化劑品種及加量：主輔配合，加量適當(dāng)乳化劑品種及加量：主輔配合，加量適當(dāng) 有機(jī)土及氧化瀝青加量，潤(rùn)濕劑及加量有機(jī)土及

55、氧化瀝青加量，潤(rùn)濕劑及加量 PH值：一般值：一般8.510.5 溫度及壓力：溫度增加，乳狀液穩(wěn)定性降低溫度及壓力：溫度增加，乳狀液穩(wěn)定性降低（分子鍵斷裂，解吸，油溶劑化膜變薄，介質(zhì)（分子鍵斷裂，解吸，油溶劑化膜變薄，介質(zhì)粘度降低等）；壓力增加，油增稠。粘度降低等）；壓力增加，油增稠。常用乳化劑常用乳化劑 硬脂酸鈣硬脂酸鈣 烷基磺酸鈣烷基磺酸鈣 烷基苯磺酸鈣烷基苯磺酸鈣 環(huán)烷酸鈣環(huán)烷酸鈣 石油磺酸鐵石油磺酸鐵 SP-80配方及性能實(shí)例配方及性能實(shí)例配方：配方： 油水比：油水比：85：15 烷基苯磺酸鈣烷基苯磺酸鈣 8% 環(huán)烷酸鐵環(huán)烷酸鐵 2% 石灰石灰 10% 有機(jī)土有機(jī)土 3% 水相中水相中C

56、aCL2 20%NaCL 15%KCL 5%性能：性能： 密度密度 1.60 PV: 60.5mPaS YP: 17.5Pa 常溫濾失量常溫濾失量: 35ml 破乳電壓破乳電壓 900V油基泥漿的發(fā)展油基泥漿的發(fā)展 平衡活度油包水乳化泥漿（活度平衡利平衡活度油包水乳化泥漿（活度平衡利于泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定）于泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定） 低膠質(zhì)油包水乳化泥漿（水含量低，有低膠質(zhì)油包水乳化泥漿（水含量低，有機(jī)土及瀝青含量低，利于提高鉆速）機(jī)土及瀝青含量低，利于提高鉆速） 低毒油包水乳化泥漿（用白油作介質(zhì)，低毒油包水乳化泥漿（用白油作介質(zhì)，基本無(wú)毒，適于環(huán)保要求極嚴(yán)的海洋鉆基本無(wú)毒，適于環(huán)保要求極嚴(yán)的海洋鉆探）探）

57、習(xí)題 1、3、6氣基鉆井液氣基鉆井液 氣基鉆井液氣基鉆井液 純氣體（空氣、氮?dú)?、天然氣）純氣體（空氣、氮?dú)?、天然氣?泡沫鉆井液（以水為連續(xù)相，氣體為分散相）泡沫鉆井液（以水為連續(xù)相，氣體為分散相） 需要專用設(shè)備需要專用設(shè)備 空氣：壓風(fēng)機(jī)、空氣冷卻裝置、輸氣管線和儀表、空氣：壓風(fēng)機(jī)、空氣冷卻裝置、輸氣管線和儀表、井口擋砂裝置、旋流除砂器等；井口擋砂裝置、旋流除砂器等； 天然氣：氣源、旋轉(zhuǎn)防噴器、氣水分離器、針型閥天然氣：氣源、旋轉(zhuǎn)防噴器、氣水分離器、針型閥等等 泡沫鉆井液：氣體壓縮機(jī)、泡沫發(fā)生器、高速離心泡沫鉆井液：氣體壓縮機(jī)、泡沫發(fā)生器、高速離心除泡裝置、控制管匯及測(cè)量?jī)x器儀表。除泡裝置、控

58、制管匯及測(cè)量?jī)x器儀表。氣基鉆井液氣基鉆井液 對(duì)于氣液兩相泡沫，主要控制以下參數(shù)對(duì)于氣液兩相泡沫，主要控制以下參數(shù) 液體體積分?jǐn)?shù)液體體積分?jǐn)?shù) 液體體積與一定溫度（液體體積與一定溫度（T）壓力（）壓力（P）下泡沫總體積）下泡沫總體積Vf(T,P)之比；之比； 泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù) 在一定溫度壓力下，氣體體積與泡沫體積之比；在一定溫度壓力下，氣體體積與泡沫體積之比； 充氣度充氣度 在大氣條件下空氣的排量與液體排量之比；在大氣條件下空氣的排量與液體排量之比； 泡沫倍數(shù)泡沫倍數(shù) 在大氣條件下泡沫體積與液體體積的比。在大氣條件下泡沫體積與液體體積的比。氣基鉆井液氣基鉆井液 泡沫鉆井液的特點(diǎn)泡沫鉆井液的特點(diǎn) 具有較高的環(huán)空返速，攜帶巖屑能力強(qiáng)；具有較高的環(huán)空返速，攜帶巖屑能力強(qiáng)； 液柱壓力極低，約液柱壓力極低，約1.53.5MPa; 能夠比較安全地對(duì)付廢水、天然氣和地層水；能夠比較安全地對(duì)付廢水、天然氣和地層水； 鉆出的巖屑十分清晰，便于分析；鉆出的巖屑十分清晰，便于分析； 能夠較好地保護(hù)產(chǎn)層，減輕對(duì)產(chǎn)層的傷害。能夠較好地保護(hù)產(chǎn)層，減輕對(duì)產(chǎn)層的傷害。 微泡沫鉆井液微泡沫鉆井液 在不注入空氣和天然氣的情況下產(chǎn)生均勻微小氣泡，在不注入空氣和天然氣的情況下產(chǎn)生均勻微小氣泡，產(chǎn)生比水低的鉆井液密度。產(chǎn)生比水低