钻井液配浆原材料课件.ppt

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1、钻井液配浆原材料第1页，此课件共39页哦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工艺原理电子教案第六章第2页，此课件共39页哦 随随着着钻钻井井液液体体系系的的不不断断更更新新，配配浆浆原原材材料料和和处处理理剂剂的的品品种种也也在在不不断断地地增增加加，处处理理剂剂的的性能、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。钻钻井井液液原原材材料料和和处处理理剂剂的的种种类类品品种种繁繁多多。为为了了使使用用和和研研究究方方便便，

2、有有必必要要将将它它们们进进行行分类。目前主要有以下两种分类方法。分类。目前主要有以下两种分类方法。第第一一类类分分类类方方法法是是按按其其组组成成分分类类。通通常常分分为为钻钻井井液液原原材材料料、无无机机处处理理剂剂、有有机机处处理理剂剂和和表表面面活活性性剂剂四四大大类类。其其中中无无机机处处理理剂剂又又可可分分为为氯氯化化物物、硫硫酸酸盐盐、碱碱类类、碳碳酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐、硅硅酸酸盐盐和和重重铬铬酸酸盐盐和和混混合合金金属属层层状状氢氢氧氧化化物物(即即正正电电胶胶)类类等等。有有机机处处理理剂剂通通常常可可分分为为天天然然产产品品、天天然然改改性性产产品品和和有有机机合合成成化

3、化合合物物。按按其其化化学学组组分分又又可可分分为为下下列列几类：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。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。前言第3页，此课件共39页哦 第第二二类类分分类类方方法法是是按按其其在在钻钻井井液液中中所所起起的的作作用用或或功功能能分分类类。我我国国钻钻井井液液标标准准化化委委员员会会根根据据国国际际上上的的分分类类法法，并并结结合合我我国国的的具具体体情情况况，将将钻钻井井液液配配浆浆材材料料和和 处处理理剂剂共共分分为为以以下下16类类，即即(1)降降滤滤失失剂剂；(2)增增粘粘剂剂；(3)乳

4、乳化化剂剂，使使油油水水乳乳化化产产生生乳乳状状液液；(4)页页岩岩抑抑制制剂剂；(5)堵堵漏漏剂剂；(6)降降粘粘剂剂；(7)缓缓蚀蚀剂剂；(8)粘粘土土类类；(9)润润滑滑剂剂；(10)加加重重剂剂；(11)杀杀菌菌剂剂；(12)消消泡泡剂剂；(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。前言第4页，此课件共39页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章第一节 钻井液配浆原材料 一、粘土类一、粘土类 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：(1)增加粘度和切力，提高井眼净化能力；增加粘度和

5、切力，提高井眼净化能力；(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，可改善井眼的稳定性；(4)防止井漏防止井漏。第5页，此课件共39页哦 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(1)重晶石粉重晶石粉 (2)石灰石粉石灰石粉(Limestone)(3)铁矿粉铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉和钛铁矿粉(Ilmenite)(4)方铅矿粉方铅矿粉(Galena)钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章第一节 钻井液配浆原材料 第6页，此课件共39页哦2加

6、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法。加重前、后的体积关系可用下式表示：式中，V1、V2、VB：分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶石的体积，mB，B为重晶石的质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、后的质量关系其中：l和2分别为加重前、后的钻井液密度。由式(2)，mB2V2-lVl，将其代人式(1)可得到V2的计算求出V2后，重晶石用量可由下式求得：mB=(V2-V1)B （1）第7页，此课件共39页哦 然然而而有有时时因因受受现现场场泥泥浆浆池池容容积积的的限限制制，加加重重前前必必须须排排掉掉一一部部分分钻钻井井液液，或或者

7、者希希望望在在加加重重之之前前先先排排掉掉一一部部分分不不加加重重钻钻井井液液，这这样样就就不不会会造造成成加加重重剂剂的的浪浪费费，这这种种情情况况下下，首首先先根根据据加加重重后后可可以以容容纳纳的的体体积积V2，用用下下式式求求出出应应保留的原浆的体积：保留的原浆的体积：然后仍用式然后仍用式(1)求出重晶石的用量。求出重晶石的用量。（2）如如：用用重重晶晶石石（B=4.2g/cm3）把把200 m3钻钻井井液液由由密密度度1=1.10g/cm3加加重重到到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水以防止钻井液过度增稠，试求：水以防止钻井液过度增

8、稠，试求：若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？若最终体积无限制，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？最最终终体体积积无无限限制制，需需加加入入重重晶晶石石133.8吨吨。最最终终体体积积为为200 m3，需需加加入入重重晶晶石石110吨吨，放掉钻井液放掉钻井液36方。方。第8页，此课件共39页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章第一节第一节 配浆原材料配浆原材料三、配浆水和油三、配浆水和油 在在水水基基钻钻井井液液中中，水水是是分分散散介介质质，大大多多数数处处理理剂剂

9、均均通通过过溶溶解解于于水水而而发发挥挥作作用用；在在泡泡沫沫钻钻井井液液中中水水也也是是作作为为连连续续相相，空空气气在在起起泡泡剂剂和和稳稳泡泡剂剂的的作作用用下下分分散散在在水水中中；在在油油包包水水乳乳化化钻钻井井液液中中，水水是是分分散散相相，往往往往水水中中又又含含有有一一定定量量的的无无机机盐盐，如如氯氯化化钠钠和和氯氯化化钙等；钙等；在雾流体中，是作为分散相在雾流体中，是作为分散相，成小颗粒状分散于气中。，成小颗粒状分散于气中。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，为为节节约约成成本本，都都是是就就地地取取材材

10、，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、细菌和气体等对钻井液的性能有很大影响。类、细菌和气体等对钻井液的性能有很大影响。第9页，此课件共39页哦上一内容下一内容回主目录第二节第二节 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 2烧碱烧碱 3石灰石灰 4、石膏、石膏 5.氯化钙氯化钙 6氯化钠氯化钠 7氯化钾氯化钾 8硅酸钠硅酸钠 9混合金属层状氢氧化物混合金属层状氢氧化物分类：Ca2+第10页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容下一内

11、容回主目录第二节第二节 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 无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类，其中多数可提供阳离子和阴离子，其中多数可提供阳离子和阴离子，也有一些与水形成胶体或生成络合物。它们在钻井液中的作用机理可归纳为以下也有一些与水形成胶体或生成络合物。它们在钻井液中的作用机理可归纳为以下方面：方面：1离子交换吸附离子交换吸附 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2调控钻井液的调控钻井液的pH值值3沉淀作用沉淀作用4络合作用络合作用6抑制溶解的作用抑制溶解的作用第11页，此课件共39

12、页哦第三节 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 第二章第二章上一内容下一内容回主目录第三节第三节 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。钻钻井井液液降降粘粘剂剂的的种种类类很很多多。根根据据其其作作用用机机理理的的不不同同，可可分分为为两两种种类类型型，即即分分散散型型稀稀释释剂剂和和聚聚合合物物型型稀稀释释剂剂。在在分分散散型型稀稀释释剂剂中中主主要要有有丹丹宁宁类类和和木木质质素素磺磺酸酸盐盐类类，聚聚合合物物型型稀稀释释剂剂主主要要包包括括共共聚聚型聚合物降粘剂和低分子聚合物降粘剂等。型聚合物降粘

13、剂和低分子聚合物降粘剂等。第12页，此课件共39页哦1、单宁类、单宁类 单宁酸钠、磺甲基单宁单宁酸钠、磺甲基单宁第三节 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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第13页，此课件共39页哦 稀释机理稀释机理 单宁酸钠苯环上相邻的单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键边缘的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键边缘的Al3+处，拆散结构处，拆散结构；而剩余的；而剩余的-ONa和和-COONa均为水化基团，它们又能给粘土颗粒均为水化基团，它们又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，带来较多的负电荷和水化层，使

14、粘土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加使粘土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端面和端面和端端连接而形成的网架结构，使粘度和端连接而形成的网架结构，使粘度和切力下降。切力下降。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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第14页，此课件共39页哦 作作用用机机理理：X40系系列列处处理理剂剂的的之之所所以以具具有有较较强强的的稀稀释释作作用用，主主要要是是由由其其线线型型结结构构、低低相相对对分分子子质质量量及及强强阴阴离离子子基基团团所所决决定定

15、的的。一一方方面面，由由于于其其分分子子量量低低，可可通通过过氢氢键键优优先先吸吸附附在在粘粘土土颗颗粒粒上上，从从而而顶顶替替掉掉原原已已吸吸附附在在粘粘土土颗颗粒粒上上的的高高分分子子聚聚合合物物，从从而而拆拆散散了了由由高高聚聚物物与与粘粘土土颗颗粒粒之之间间形形成成的的“桥桥接接网网架架结结构构”；另另一一方方面面，低低分分子子量量的的降降粘粘剂剂可可与与高高分分子子主主体体聚聚合合物物发发生生分分子子间间的的交交联联作作用用，阻阻碍碍了了聚聚合合物物与与粘粘土土之之间间网网架架结结构构的的形形成成，从从而而达达到到降降低低粘粘度度和和切切力力的的目目的的。但但若若其其聚聚合合度度过过

16、大大，相相对对分分子质量过高，反而会使粘度、切力增加。子质量过高，反而会使粘度、切力增加。2X-40系列降粘剂系列降粘剂第三节 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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第15页，此课件共39页哦 降降滤滤失失剂剂又又称称为为滤滤失失控控制制剂剂、降降失失水水剂剂。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

17、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纤纤维维素素类类、腐腐植植酸酸类类、丙丙烯烯酸酸类类、淀淀粉粉类类和和树树脂脂类类等等。由由于其品种繁多，下面仅选择每一类中具有代表性的产品进行介绍。于其品种繁多，下面仅选择每一类中具有代表性的产品进行介绍。二、降滤失剂二、降滤失剂第三节 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 第二章第二章第三节第三节

18、 有机处理剂有机处理剂 第16页，此课件共39页哦(1)腐植酸的来源及基本组成腐植酸的来源及基本组成 1腐植酸类腐植酸类(2)腐植酸的主要性质腐植酸的主要性质 腐腐植植酸酸虽虽难难溶溶于于水水，其其水水溶溶液液仍仍呈呈弱弱酸酸性性。褐褐煤煤与与烧烧碱碱的的反反应应生生成成的的腐腐植酸钠易溶于水。植酸钠易溶于水。热稳定性很强热稳定性很强。不抗盐不抗钙不抗盐不抗钙。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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第17页，此课件共39页哦褐煤碱液褐煤碱液 (3)常用的腐植酸类降滤失剂常用的腐植酸类降滤失剂硝基腐植酸钠硝基腐植酸

19、钠铬腐植酸铬腐植酸磺甲基褐煤磺甲基褐煤（4）生产工艺）生产工艺第三节 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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第18页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容下一内容回主目录第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 2纤维素类纤维素类 纤纤维维素素是是由由许许多多环环式式葡葡萄萄糖糖单单元元构构成成的的长长链链状状高高分分子子化化合合物物，以以纤纤维维素素为为原原料料可可以以制制得得一一系系列列钻钻井井液液降降滤滤失失剂剂，其其中中使使用用最最多多的的是是钠钠

20、羧羧甲甲基基纤纤维维素素简简称称CMC和和羟乙基纤维素羟乙基纤维素，简称，简称HEC。(1)钠羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素 降滤失机理降滤失机理a.吸附作用吸附作用b.提粘和堵塞作用提粘和堵塞作用第19页，此课件共39页哦（2）羟乙基纤维素）羟乙基纤维素(HEC)在纤维素分子链上引入羟乙基，增加水溶性，降滤失机理与钠羧甲基在纤维素分子链上引入羟乙基，增加水溶性，降滤失机理与钠羧甲基纤维素类似。纤维素类似。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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第20页，此课件共39页哦第三节 粘土的水化膨胀作用钻井液工艺原理电子教案

21、钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章上一内容下一内容回主目录第三节第三节 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 丙丙烯烯酸酸类类聚聚合合物物是是低低固固相相聚聚合合物物钻钻井井液液的的主主要要处处理理剂剂类类型型之之一一。制制备备这这类类聚聚合合物物的的主主要要原原料料有有丙丙烯烯腈腈、丙丙烯烯酰酰胺胺、丙丙烯烯酸酸和和丙丙烯烯磺磺酸酸等等。根根据据所所引引入入官官能能团团、相相对对分分子子质质量量、水水解解度度和和所所生生成成盐盐类类的的不不同同，可可合合成成一一系系列列钻钻井井液液处处理理剂剂。这这里里仅仅介介绍绍较较常常用用的的降降滤滤失失剂剂水水解解聚聚丙丙烯烯腈腈及及

22、其其盐盐类类、PAC系系列列产产品品和和丙丙烯烯酸酸盐盐SK系系列列产产品。品。第21页，此课件共39页哦(1)水解聚丙烯腈水解聚丙烯腈 聚聚丙丙烯烯腈腈是是制制造造腈腈纶纶(人人造造羊羊毛毛)的的合合成成纤纤维维材材料料，目目前前用用于于钻钻井井液液的的主主要要是是腈腈纶纶废废丝丝经经碱碱水水解解后后的的产产物物，外外观观为为白白色色粉粉末末，代代号号为为HPAN。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。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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第22页，此课件共39页哦(

23、2)PAC系列产品系列产品 PAC系系列列产产品品是是指指各各种种复复合合离离子子型型的的聚聚丙丙烯烯酸酸盐盐聚聚合合物物(PAC)，实实际际上上是是具具有有不不同同取取代代基基的的乙乙烯烯基基单单体体及及其其盐盐类类的的共共聚聚物物，通通过过在在高高分分子子链链节节上上引引入入不不同同含含量量的的羧羧基基、羧羧钠钠基基、羧羧胺胺基基、酰酰胺胺基基、磺磺酸酸基基和和羟羟基基等等共共聚聚而而成成。该该系系列列产产品品主主要要用用于于聚聚合合物物钻钻井井液液体体系系。由由于于各各种种官官能能团团的的协协同同作作用用，在在各各种种复复杂杂地地层层和和不不同同的的矿矿化化度度、温温度度条条件件下下均均

24、能能发发挥挥其其作作用用。只只要要调调整整好好聚聚合合物物分分子子链链节节中中各各官官能能团团的的种种类类、数数量量、比比例例、聚聚合合度度及及分分子子构构型型，就就可可设设计计和和研研制制出出一一系系列列的的处处理理剂剂，可可以以满满足足增增粘粘、降降粘粘或或降降滤滤失失要要求求，目目前前应应用用较较多多的的是是PAC-141、PAC-l42和和PAC-l43等三种产品。等三种产品。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 第二章第二章第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 第23页，此课件共39页哦(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

25、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，易易溶溶于于水水，溶溶液液呈呈碱碱性性。主主要要用用做做聚聚合合物物钻钻井井液液的的降降滤滤失失剂剂。但但不不同同型型号号的的产产品品在在性性能能上上有有所所区区别别。例例如如，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等等无无机机盐盐加加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。SK-2是是一一种种具具有有较较强强的的抗抗盐盐、抗抗钙钙能能力力，不不增增粘粘的的降降滤滤失失剂剂。SK-3主主要要用用在在当当聚聚合合

26、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，同同时时可可改改善钻井液的热稳定性，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24页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第三节第三节 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

27、剂。合成：合成：其其合合成成路路线线是是先先在在酸酸性性条条件件(pH3-4)下下使使甲甲醛醛与与苯苯酚酚反反应应，生生成成线线型型酚酚醛醛树树脂脂；再再在在碱碱性性条条件件下下加加入入磺磺甲甲基基化化试试剂剂进进行行分分步步磺磺化化；通通过过适适当当控控制制反反应应条条件件，可可得得到到磺磺化化度度较较高高和和相对分子质量较大的产品。相对分子质量较大的产品。它它的的另另一一种种合合成成路路线线是是：将将苯苯酚酚、甲甲醛醛、亚亚硫硫酸酸钠钠和和亚亚硫硫酸酸氢氢钠钠一一次次投投料料，在在碱碱催催化条件下，缩合和磺化反应同时进行化条件下，缩合和磺化反应同时进行，最后生成磺甲基酚醛树脂。，最后生成磺

28、甲基酚醛树脂。第25页，此课件共39页哦(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物，代号为，代号为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人人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同时，还有优良的稀释特性。的同时，还有优良的稀释特性。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

29、剂。(3)磺化褐煤树脂磺化褐煤树脂 SPNH第26页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第三节第三节 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剂之一。失剂之一。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

30、水水、海海水水和和饱饱和和盐盐水水钻钻井井液液中中均均可可使使用用。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泥饼的细缝中，从而堵塞水的通路，进一步入泥饼的细缝中，从而堵塞水的通路，进一步降低了泥饼的渗透性降低了泥饼的渗透性。第27页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容下一内容回主目录第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 三、增粘剂三、增粘剂 增增粘粘剂剂除除了了起起增增粘粘作作用用外外，还还往往

31、往往兼兼作作页页岩岩抑抑制制剂剂(包包被被剂剂)、降降滤滤失失剂剂及及流流型型改改进进剂剂。因因此此，使使用用增增粘粘剂剂常常常常有有利利于于改改善善钻钻井井液液的的流流变变性性，也也有有利利于于井井壁壁稳稳定。增粘剂种类很多。定。增粘剂种类很多。第28页，此课件共39页哦1XC生物聚合物生物聚合物 XC生物聚合物又称做黄黄原原胶胶，是由黄原菌类作用于碳水化合物而生成的高分子链状多糖聚合物，相对分子质量可高达5106，易溶于水。是一种适用于淡淡水水、盐盐水水和和饱饱和和盐盐水水钻钻井井液液的的高高效效增增粘粘剂剂，加入很少的量(0.20.3)即可产生较高的粘度，并兼有降滤失作用。它的另一显著特

32、点是具有优良的剪切稀释性能，能够有效地改进流型(即增大动塑比，降低n值)。用它处理的钻井液在高高剪剪切切速速率率下下的的极极限限粘粘度度很很低低，有有利利于于提提高高机机械械钻钻速速；而在环形空间的低剪切速率下又具有较高的粘度，并有利于形成平板形层流，使钻井液携带岩屑的能力明显增强钻井液携带岩屑的能力明显增强。第29页，此课件共39页哦2羟乙基纤维素羟乙基纤维素 羟乙基纤维素羟乙基纤维素(代号代号HEC)是一种水溶性的是一种水溶性的纤维素衍生物纤维素衍生物。外观为白色或。外观为白色或浅黄色固体粉末。它无嗅、无味、无毒，溶于水后形成粘稠的胶状液。浅黄色固体粉末。它无嗅、无味、无毒，溶于水后形成粘

33、稠的胶状液。该处理剂是该处理剂是由纤维素和环氧乙烷经羟乙基化制成的产品由纤维素和环氧乙烷经羟乙基化制成的产品，主要在聚合物钻井，主要在聚合物钻井液中起液中起增粘作用增粘作用。其显著特点是在增粘的同时不增加切力，。其显著特点是在增粘的同时不增加切力，因此在钻井液切力因此在钻井液切力过高致使开泵困难时常被选用过高致使开泵困难时常被选用。增粘程度一般与时间、温度和含盐量有关，。增粘程度一般与时间、温度和含盐量有关，抗温能力可达抗温能力可达107121。第30页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容下一内容回主目录第三节第三节 有

34、机处理剂有机处理剂 四、页岩抑制剂四、页岩抑制剂 概概括括地地讲讲，处处理理剂剂在在钻钻井井液液中中所所起起的的作作用用主主要要有有两两个个：一一是是维维持持钻钻井井液液性性能能稳稳定定，二二是是保保持持井井壁壁稳稳定定。凡凡是是能能有有效效地地抑抑制制页页岩岩水水化化膨膨胀胀和和分分散散，主主要要起起稳稳定定井井壁壁作作用用的的处处理理剂剂均均可可称称做做页页岩岩抑抑制制剂剂，又又称称防防塌塌剂剂。本本节节简简要要介介绍绍几几种种重重要的有机防塌剂。要的有机防塌剂。第31页，此课件共39页哦1、沥青类、沥青类(1)氧化沥青氧化沥青 氧氧化化沥沥青青为为黑黑色色均均匀匀分分散散的的粉粉末末，难

35、难溶溶于于水水，多多数数产产品品的的软软化化点点为为150160，细细度度为为通通过过60目目筛筛的的部部分分占占85。主主要要在在水水基基钻钻井井液液中中用用做做页页岩岩抑抑制制剂剂，并并兼兼有有润润滑滑作作用用，一一般般加加量量为为l2。此此外外，还还可可分分散散在在油基钻井液中起增粘和降滤失作用油基钻井液中起增粘和降滤失作用。第32页，此课件共39页哦(2)磺化沥青磺化沥青 磺磺化化沥沥青青的的防防塌塌机机理理是是：磺磺化化沥沥青青中中由由于于含含有有磺磺酸酸基基，水水化化作作用用很很强强，当当吸吸附附在在页页岩岩晶晶层层断断面面上上时时，可可阻阻止止页页岩岩颗颗粒粒的的水水化化分分散散

36、；同同时时不不溶溶于于水水的的部部分分又又能能起起到到填填充充孔孔喉喉和和裂裂缝缝的的封封堵堵作作用用，并并可可覆覆盖盖在在页页岩岩表表面面，改改善善泥泥饼饼质质量量。但但随随着着温温度度的的升升高高，磺磺化化沥沥青青的的封封堵堵能能力力会会有有所所下下降降。磺磺化化沥沥青青还还在在钻钻井井液液中中起起润润滑滑和和降降低低高高温温高高压压滤滤失失量量的的作作用用，是是一一种种多多功功能能的的有机处理剂。有机处理剂。(3)天然沥青和改性沥青天然沥青和改性沥青 第33页，此课件共39页哦 2钾盐腐植酸类钾盐腐植酸类(1)腐植酸钾腐植酸钾 腐腐植植酸酸钾钾(KHm)是是以以褐褐煤煤为为原原料料，用用

37、KOH提提取取而而制制得得的的产产品品。外外观观为为黑黑褐褐色色粉粉末末，易易溶溶于于水水，水水溶溶液液的的pH值值为为9l0。主主要要用用做做淡淡水水钻钻井井液液的的页页岩岩抑制剂，并兼有降粘和降滤失作用抑制剂，并兼有降粘和降滤失作用。抗温能力为。抗温能力为180。(2)硝基腐植酸钾硝基腐植酸钾 第34页，此课件共39页哦(3)K21 防防塌塌剂剂K21是是硝硝基基腐腐植植酸酸钾钾、特特种种树树脂脂、三三羟羟乙乙基基酚酚和和磺磺化化石石蜡蜡等等的的复复配配产产品品。为为黑黑色色粉粉末末，易易溶溶于于水水，水水溶溶液液呈呈碱碱性性。是是一一种种常常用用的的页页岩岩抑抑制制剂剂，具具有有较较强强

38、的的抑抑制制页页岩岩水水化化的的作作用用，并并能能降降粘粘和和降降低滤失量，抗温可达低滤失量，抗温可达180。页页岩岩抑抑制制剂剂类类产产品品还还有有许许多多。例例如如，各各种种聚聚合合物物类类和和聚聚合合醇醇类类有有机机处处理理剂剂，硅硅酸酸盐盐类类、钾钾盐盐类类、铵铵盐盐类类和和正正电电胶胶等等无无机机处处理理剂剂都都是是性性能能优优良良的页岩抑制剂。的页岩抑制剂。第35页，此课件共39页哦第三节 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 第二章第二章上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第三节第三节 有机处理剂有机处理剂 五、絮凝剂五、絮凝剂1.定义：使钻

39、井液固相颗粒聚结变大的化学剂定义：使钻井液固相颗粒聚结变大的化学剂2.分类：无机絮凝剂，有机絮凝剂分类：无机絮凝剂，有机絮凝剂有机絮凝剂，按官能团类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型有机絮凝剂，按官能团类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型 按絮凝粘土颗粒种类：完全絮凝剂和选择性絮凝剂按絮凝粘土颗粒种类：完全絮凝剂和选择性絮凝剂 第36页，此课件共39页哦（1）聚丙酰胺（）聚丙酰胺（PAM），非离子型亲水性高分子；），非离子型亲水性高分子；（2）部部分分水水解解聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺（HPAM），在在分分子子链链中中引引入入羧羧钠钠基基团团，属属阴阴离离子子型型高高分分子子电电

40、解解质质，一一般般水水解解度度为为30，具具有有选选择择絮絮凝凝钻钻屑屑的作用。的作用。（3）80A51，丙丙烯烯酰酰胺胺和和丙丙烯烯酸酸钠钠共共聚聚物物，分分子子量量400-700万万，阴阴离离子型选择性处理剂。子型选择性处理剂。（4）CPAM，阳离子型聚丙烯酰胺。，阳离子型聚丙烯酰胺。1.常见有机絮凝剂常见有机絮凝剂第37页，此课件共39页哦4、作用机理、作用机理a.无无机机絮絮凝凝剂剂 主主要要是是一一些些无无机机盐盐，如如氯氯化化钠钠、氯氯化化钙钙等等。作作用用机机理理：通通过过离离子子交交换换吸吸附附压压缩缩双双电电层层，降降低低粘粘土土颗颗粒粒表表面面电电动动电电位位，水水化化膜膜

41、变变薄薄，使使粘粘土土颗颗粒产生絮凝。粒产生絮凝。b.有有机机絮絮凝凝剂剂 主主要要高高分分子子聚聚合合物物（分分子子量量300万万）。非非离离子子型型和和阴阴离离子子型型絮絮凝凝剂剂主主要要是是通通过过吸吸附附、桥桥接接、蜷蜷曲曲、下下沉沉机机理理；阳阳离离子子絮絮凝凝剂剂除除了了搭桥机理以外，还具有电性中和，具有更快更高的絮凝效率。搭桥机理以外，还具有电性中和，具有更快更高的絮凝效率。第38页，此课件共39页哦5、影响因素、影响因素分分子子量量：相相对对分分子子量量300600万万，太太小小，分分子子链链太太短短絮絮凝凝效效果果变变差差，小小于于1万万，起起到到的的主主要要作作用用就就会会

42、是是降降粘粘作作用用，太太高高，则则会会影影响响在在水水中中的的溶溶解解度度；水水解解度度，太太低低影影响响伸伸展展，水水溶溶性性差差，水水解解度度太太高高则则影影响响吸吸附附，因因为为粘粘土土颗颗粒粒也也是是带带负负电电，根根据据同同性性电电荷荷相相斥斥，反反而而降降低低在在粘粘土土颗颗粒粒表表面面的的吸附浓度；吸附浓度；浓浓度度，高高浓浓度度，粘粘土土颗颗粒粒表表面面被被完完全全吸吸附附，高高分分子子聚聚合合物物起起到到的的作作用用是是空空间间稳稳定定作作用用，或或者者护护胶胶作作用用，当当吸吸附附浓浓度度刚刚好好为为粘粘土土颗颗粒粒表表面面积的积的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，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。中更有利于发挥作用。第39页，此课件共39页哦