油田化学-第二章钻井液化学-第四节资料.ppt

第四节 钻井液化学添加剂 钻井工艺向高速、优质、超深井发展。钻井液体系亦不断发展，泥浆处理剂的种类也在不断地增加和更新。美国泥浆处理剂已超过二百种，我国也发展了近百种。 按处理剂在泥浆中所起的作用不同，可将泥浆处理剂分成以下十五类： （1）碱度和PH值控制剂； （2）杀菌剂； （3）除钙剂； （4）腐蚀抑制剂； （5）消泡剂； （6）乳化剂； （7）降滤失剂； （8）絮凝剂； （9）起泡剂； （10）堵漏剂； （11）润滑剂； （12）页岩稳定剂； （13）稀释剂和分散剂； （14）增粘剂； （15）加重剂。 一些常用和重要的处理剂可分为： 无机处理 剂； 有机处理剂； 表面活性剂。 一、无机处理剂 1、纯碱 (Na2CO3) 又名苏打，水溶液呈碱性PH=11.5 在水中电离和水解： Na2CO3 = 2Na+ + CO32- CO32- + H2O= HCO3- + OH- HCO3- + H2 O= H2CO3 + OH- 纯碱在钻井液中的功用： 促使粘土的水化和分散，使钙粘土变 成水化、分散好的钠粘土，起离子交换作用。用于配制钠基泥浆。 沉降Ca2+ 以处理钙侵 Ca2+ + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2Na+ 2、烧碱(NaOH) 溶解时放热，水溶液呈强碱性PH =14 在钻井液中的主要功用： 用于控制钻井液的PH值； 控制Ca2+ 浓度， Ca2+ + 2OH- → Ca(OH)2 与丹宁、褐煤等有机物配成碱液，使其有效成份变为溶解态。 3、石灰 生石灰是CaO，吸水后变成熟石灰Ca(OH)2。 在钻井液中的功用： 提供Ca2+ ,使粘土的分散能力保持适度的粗分散，配合稀释剂、降滤失剂进行钙化处理，以得到性能稳定、对可溶盐侵污不敏感、对泥页岩防塌性能较好的钙处理钻井液体系； 提高钻井液的碱度； 配制石灰乳堵漏剂。 4、石膏 石膏有生石膏和熟石膏两种。生石膏CaSO4·2H2O，熟石膏CaSO4·1/2H2O，在水中的溶解度不大，微溶于水。 石膏在钻井液中的功用： 处理泥浆提供Ca2+ ，配制粗分散体系的钙处理泥浆，但不提供OH- 。 加重剂。 5、CaCl2 功用： 氯化钙能大量溶于水中且其溶解度随温度增加而增加，它比石灰、石膏的溶解度大得多。 可用来配制防塌性能较好的高钙泥浆。 用CaCl2处理时常引起PH值降低，同时CaCl2泥浆的PH值不宜过高，才能保证Ca2+的有效浓度。 6、食盐（NaCl?） 功用： 食盐在钻井液中的功用主要是用于配制饱合盐水钻井液，以对付岩盐层和抑制井壁泥岩水化膨胀或坍塌。 必须加高分子护胶剂才能配制成饱合盐水钻井液。 7、重铬酸钠（Na2Cr2O7·2H2O） 又名红矾，为红色针状结晶，有强氧化性。 水溶液呈酸性，易溶于水 Cr2O7-＋H2O = 2CrO4- +2H+ 在泥浆中重铬酸钠能与有机处理剂起复杂的氧化还原反应，生成Cr3+。而Cr3+又能与各种多官能团的有机处理剂形成络合物，如木质素磺酸铬，铬腐植酸，增强有机处理剂的功能。 8、水玻璃（Na2SiO3，Na2O·xSiO2） 又称泡花碱，一般为粘稠的半透明液体，PH=11.5-12，能溶于水和碱性溶液。 水玻璃在钻井液中的功用： 水玻璃加入到泥浆后，可以部分水解成溶胶，属于无机高分子： Na2O·xSiO2 + (y+1)H2O = xSiO2 · yH2O + 2NaOH 硅溶胶 水玻璃泥浆对泥页岩的水化膨胀具有一定的抑制作用，所以有较好的防塌性能。 当水玻璃溶液的PH降至9以下时，整个溶液变成不流动的凝胶，利用这一特点，将混入水玻璃的泥浆打入预定井段进行胶凝堵漏。 9、重晶石 主要化学成份是BaSO4，纯晶体为白色粉末。比重大，为4.3-4.6，现场使用的一般3.9-4.2，是常用的泥浆加重剂。 它不溶于水、有机溶剂、酸或碱的溶液，是常用的泥浆加重剂。为了使它很好地悬浮在泥浆中，一般细度要求99.9%能通过200号筛。 10、石灰石 主要成份是CaCO3，不溶于水，能溶于稀盐酸。 比重为2.2-2.9。磨成细末作泥浆加重剂。其优点是不会堵死油气层，因在油井酸化时可被溶去。 11、氯化钾 KCl外观为白色立方晶体，常温下比重为1.98，易溶于水，且溶解度随温度升高而增加。 KCl是一种常用的无机盐类页岩抑制剂，具有较强的抑制页岩渗透水化的能力。若与聚合物配合使用，可配成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。