第六章钻井液配浆原材料分解.ppt

钻井液配浆材料 与处理剂 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 第三节 粘土的水化膨胀作用 (3)丙烯酸盐SK系列产品 该系列产品为丙烯酸盐的多元共聚物。其外观为白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性。主要用做聚合物钻井液的降滤失剂。但不同型号的产品在性能上有所区别。例如，SK-1可用于无固相完井液和低固相钻井液，在配合用NaCl、CaCl2等无机盐加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。 SK-2是一种具有较强的抗盐、抗钙能力，不增粘的降滤失剂。SK-3主要用在当聚合物钻井液受到无机盐污染后，作为降粘剂，同时可改善钻井液的热稳定性，降低高温高压滤失量。 (2)磺化沥青 目前使用的磺化沥青(Sulfonated Asphalt)实际上是磺化沥青的钠盐，代号为SAS。它是常规沥青用发烟H2SO4或S03进行磺化后制得的产品。沥青经过磺化，引入了水化性能很强的磺酸基，使之从不溶于水变为可溶于水。磺化时应控制产品中含有的水溶性物质约占70％，既溶于水又溶于油的部分约占40％。磺化沥青为黑褐色膏状胶体或粉剂，软化点高于80℃。 4、作用机理 a. 无机絮凝剂 主要是一些无机盐，如氯化钠、氯化钙等。作用机理：通过离子交换吸附压缩双电层，降低粘土颗粒表面电动电位，水化膜变薄，使粘土颗粒产生絮凝。 b. 有机絮凝剂 主要高分子聚合物（分子量300万）。非离子型和阴离子型絮凝剂主要是通过吸附、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。 5、影响因素 分子量：相对分子量300～600万，太小，分子链太短絮凝效果变差，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； 水解度，太低影响伸展，水溶性差，水解度太高则影响吸附，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，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，或者护胶作用，当吸附浓度刚好为粘土颗粒表面积的2／3时，絮凝效果最好； pH值，阴离子型絮凝剂在弱碱性环境中更有利于发挥作用。 同类产品介绍：除Na-HPAN外，目前常用的同类产品还有水解聚丙烯腈钙盐(Ca-HPAN)、水解聚丙烯腈铵盐(NH4-HPAN)、水解聚丙烯腈钾盐（K-HPAN）。Ca-HPAN具有较强的抗盐、抗钙能力，在淡水钻井液和海水钻井液中都有良好的降滤失效果。NH4-HPAN除了降滤失作用外，还具有抑制粘土水化分散的作用，因此常用做页岩抑制剂，同时具有一定降粘效果。K-HPAN的抑制防塌效果就更加突出。 水解聚丙烯腈处理钻井液的性能，主要取决于聚合度和分子中的羧钠基与酰胺基之比(即水解程度)。聚合度较高时，降滤失性能比较强，并可增加钻井液 的粘度和切力；而聚合度较低时，降滤失和增粘作用均相应减弱。 由于Na-HPAN分子的主链为-C-C-键，还带有热稳定性很强的腈基，因此可抗200℃以上高温。该处理剂的抗盐能力也较强，但抗钙能力较弱。当Ca2+浓度过大时，会产生絮状沉淀。 (2)PAC系列产品 PAC系列产品是指各种复合离子型的聚丙烯酸盐聚合物(PAC)，实际上是具有不同取代基的乙烯基单体及其盐类的共聚物，通过在高分子链节上引入不同含量的羧基、羧钠基、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羟基等共聚而成。该系列产品主要用于聚合物钻井液体系。由于各种官能团的协同作用，在各种复杂地层和不同的矿化度、温度条件下均能发挥其作用。只要调整好聚合物分子链节中各官能团的种类、数量、比例、聚合度及分子构型，就可设计和研制出一系列的处理剂，可以满足增粘、降粘或降滤失要求，目前应用较多的是PAC-141、PAC-l42和PAC-l43等三种产品。 PAC-l41是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物。它降滤失的同时，还兼有增粘作用，并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性。该处理剂能抗180℃的高温，抗盐可达饱和。 PAC-l42是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的四元共聚物。在降滤同时增粘，其增粘幅度比PAC-l41小。主要在淡水、海水和饱和盐水钻井液中用做降滤失剂。 PAC-l43是由多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物，相对分子质量为150万-200万，分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基和磺酸基等多种官能团。该产品为各种矿化度的水基钻井液的降滤失剂，并能抑制泥页岩水化分散。 第三节 粘土的水化膨胀作用 钻井液工艺原理电子教案 第二章 上一内容 下