鉆井液配浆材料与处理书.doc

第四章 钻井液配浆材料与处理剂 钻井液技术的发展是随着整个钻井行业的发展而发展的。随着钻井技术的发展，对钻井液的要求越来越高。实际上，钻井液在很大程度上决定了钻井的成败。因此，人们常用“钻井液是钻井的血液”来形象地比喻其在钻井作业中的重要作用。而钻井液技术的发展直接受到钻井液配浆材料和处理剂制约。 我国钻井液配浆材料和处理剂发展较晚，近年才有较大进步。1972年，钻井液材料及其处理剂不过21种，直至1975年也只不过30种（包括无机盐）。1975 年以后开始飞速发展，到1983年底增至76种，1985年底达到166种。1993年增加到16类260种,总费用达10.3亿元。近几年更是得到飞速发展，在有些剂种研究和开发方面与国外基本同步。 据《世界石油》杂志每两年公布一次全世界钻井液完井液及修井液处理剂的品种、用途和厂家等报道，目前商品牌号就有2700多种，这还不包括前苏联、东欧和中国的产品。我国从80年代以来，钻井液技术发展很快，钻井液处理剂的类别和品种已与国外相当，某些处理剂的性能还优于国外的产品。总的说来，钻井液处理剂是钻井液技术的关键、是核心，没有新的处理剂就没有新的钻井液体系。 第一节 钻井液原材料 配制钻井液时所用的各种物质称为钻井液材料，其中包括原材料及处理剂。钻井液原材料是指那些用于配浆、用量较大构成钻井液的基本组分，臂如膨润土、水、油和重晶石等。处理剂是指那些用于改善和稳定钻井液性能或为满足钻井液某种特殊需要而加人钻井液中的化学添加剂。它是钻井液组分中的关键成分。随着钻井液技术的发展，处理剂的种类日益增多。 一、钻井液材料的分类 钻井液材料种类繁多，为了使用和研究的方便，有必要对它们予以分类。目前基本上有以下两种分类方法。 第一类分类方法是按钻井液材料的化学性质和组成分类。通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。这种方法容易掌握其主要组分和性质，一般常为钻井液研制单位和专业技术人员所使用。 钻井液原材料：粘土、水、油、加重材料等。 无机处理剂：凡是用于钻井液的无机化学药剂均可划入此类。按其它化学组分的不同尚可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐等。应该还包括混层金属氢氧化物，即正电胶类。 有机处理剂：凡是用于钻井液的有机化合物均属此类。通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。按其化学组分又可分为下列几类：腐殖酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、丙烯酸盐类、沥青类、淀粉类和其它高聚物类，包括复合离子和阳离子聚合物。 表面活性剂：阴、阳、非、两性离子表面活性剂。 第二类分类方法是按材料在钻井液中所起的作用或功能分类。这种分类法的优点是可以让使用者按需采购，适应性较强，多为钻井液公司及生产厂家所采用。本章主要介绍第二种分类法。在1986年以前，国外把钻井液材料分为16大类，得到了美国石油学会（API）和国际钻井承包商协会（IADC）的认可，但各钻井液专业公司还另有自己的分类方法。依据我国国情并于国际接轨，吸取了国外分类方法的特点，于1986年经原中国石油天然气总公司钻井液标准化委员会研究决定把钻井液材料按在钻井液中的作用分为16类。 （1）降滤失剂：Filtration reducer: 减少钻井液的液相向地层渗漏，褐煤、沥青、淀粉、CMC、聚丙烯酰胺类等。 （2）增粘剂：Viscosifier：提高钻井液的粘度及切力，使其具有适宜的流变性及悬浮能力。膨润土、水浮性聚合物、XC等。 （3）乳化剂：emulsifier：使油水乳化产生乳状液。 （4）页岩抑制剂：shale inhibitor：抑制泥岩水化、膨胀和坍塌，沥青、KCL、KOH、CaCL2、阴、阳离子聚合物。 （5）堵漏剂：Lost circulation materials 防止钻井液漏失进入地层，果木壳、云母、矿渣、DF-1（单向压力封闭剂）。 （6）降粘剂：thinner：降低体系的粘度和切力，使其具有合适的流变性，木质素磺酸盐类、褐煤类、丹宁或栲胶、聚丙烯酸盐。 （7）缓蚀剂：corrosion inhibitor 防止或减轻井下管柱和钻具腐蚀。胺类：以以成膜胺类为主，季胺盐醇胺、非胺类、磷酸酯、锌的碱式盐、氧化铁粉。 （8）粘土类：clay：主要用于提粘降失水、膨润土、海泡石、有机土。 （9）润滑剂：lubricant：减少钻具与井壁的摩擦阻力，降低扭矩，减少磨损和提高有效马力，减少卡钻风险。动植物油改性。 （10）加重剂：weighting agent：调节钻井及完井液密度以控制液柱压力，重晶石、铁矿粉、石灰石。 （11）杀菌剂：bactericide：抑制多糖类聚合物的发酵及因细菌活动引起多胺类、季胺盐、醛类的腐蚀作用。 （12）消泡剂：defoa