泥浆添加剂.docx

泥浆处理剂及其作用原理为了保证钻井泥浆的稳定性和调整泥浆的各种工艺性能，以适应各种情况下的钻井要求，泥浆中使用着各种各样的化学处理剂(泥浆添加剂)。随着钻井工艺向高速优质、超深井、海洋和复杂地层发展，泥浆体系不断发展，泥浆处理剂的种类也在不断的增加和更新。目前，美国的泥浆处理剂已经超过3000种。按处理剂在泥浆中所起作用不同，可将泥浆处理剂分为以下十六类：(1)碱度和pH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)降失水剂；(8)絮凝剂；(9)起泡剂；(10)堵漏材料；(11)润滑剂；(12)页岩稳定剂；(13)表面活性剂；(14)降粘剂和分散剂；(15)增粘剂；(16)加重剂。按处理剂的化学组成，可将其分为无机处理剂、有机高分子处理剂和表面活性剂三大类。1.1无机处理剂1.1.1纯碱纯碱就是碳酸钠(Na2CO3)，又叫苏打。无水碳酸钠为白色粉末，密度2.5，水溶液呈碱性(pH值 约为11.5)，在空气中易结成硬块(晶体)，存放时要注意防潮。纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙质粘土变为钠质粘土：Ca-粘土＋Na2CO3Na-粘土＋CaCO3↓从而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆的失水下降，粘度、切力增大。但过量的纯碱要产生压缩双电层的聚结作用，反而使失水增大。其合适加量要通过造浆实验来确定。此外，由于CaCO3的溶解度很小，在钻水泥塞或泥浆受到钙侵时，加入适量纯碱使Ca沉淀成CaCO3，从而使泥浆性能变好。含羧基钠官能团(－COONa)的有机处理剂因钙侵(或Ca++浓度过高)而降低其处理效果时，一般可以用加入适量纯碱的办法恢复其作用。1.1.2烧碱烧碱即氢氧化钠(NaOH)，是乳白色晶体，比重为2~2.2，易溶于水，溶解时放热，溶解度随温度升高而增大，水溶液呈强碱性(pH值为14)，能腐蚀皮肤和衣服。烧碱是强碱，用于控制泥浆的pH值，与丹宁、褐煤等酸性处理剂配制成碱液，使其有效成分溶解，还可控制Ca++浓度，因为1.1.3石灰生石灰是CaO，吸水后变成熟石灰Ca(OH)2，在水中的溶解度不大(常温下约为0.16%)且随温度升高而降低。石灰可提供Ca++，控制粘土的水化分散能力使之保持适度的粗分散，配合降粘剂和降失水剂进行钙化处理，可得性能比较稳定、对可溶盐侵污不敏感、对泥页岩防塌性能较好的钙处理泥浆。但石灰泥浆在高温情况下可能产生固化，因此超深井慎用。石灰还可配制石灰乳堵漏剂封堵漏层。1.1.4石膏石膏(CaSO4)有生石膏和熟石膏两种。熟石膏是白色粉未，比重2.5，常温下溶解度较小(约为0.2%)，40℃以前，溶解度随温度增高而增大，40℃以后，溶解度随温度增高而降低，其溶解度大于石灰。吸湿后结成硬块，存放时应注意防潮。在处理泥浆上，石膏与石灰的作用大致相同，都是钙处理的原材料，其差别在于阴离子的影响不同，石膏提供的钙离子浓度比石灰高一些，石膏处理会引起泥浆pH值降低。1.1.5氯化钙氯化钙(CaCl2)能大量溶于水中(常温下约为75%)且其溶解度随温度增高而增大，它比石灰、石膏的溶解度大得多，故可用来配制防塌性能较好的高钙泥浆。由于，用CaCl2处理时常常引起泥浆pH值降低，同时CaCl2泥浆的pH值不宜过高，才能保证较高的Ca++浓度。1.1.6食盐食盐(NaCl)为白色晶体，常温密度约为2.17g/cm3。纯品不潮解，含MgCl2、CaCl2、等杂质的食盐容易吸潮。在水中的溶解度较大(20℃时为36.0克/100克水)，且其溶解度随温度增高略有增大(80℃时为38.4克/100克水)。食盐主要用来配制盐水泥浆和饱和盐水泥浆，以防岩盐井段溶解成“大肚子”。还可用来提高泥浆的矿化度，抑制井壁泥岩水化膨胀或坍塌。有时用于提高泥浆的切力和粘度。1.1.7水玻璃水玻璃一般为粘稠的半透明液体，随所含杂质不同可以呈无色，棕黄色或青绿色等，井场采用的水玻璃比重约为1.5~1.6，pH为11.5~12，能溶于水和碱性溶液，能与盐水混溶，可用饱和盐水调节水玻璃的粘度。水玻璃的化学式常用Na2SiO3表示，但实际结构常以Si-O-Si键连成低聚合度的聚合物，故用Na2O·XSiO2表示水玻璃的组成较好。水玻璃加入泥浆，可以部分水解生成胶态沉淀：可使部分粘土颗粒(或粉砂等)聚沉，从而保持较低的固相含量和比重。此外，水玻璃泥浆对泥页岩的水化膨胀有一定的抑制作用，故有较好的防塌性能。当水玻璃溶液的pH降至9以下时，整个溶液会变成不流动的凝胶。这是由于水玻璃发生缩合作用生成较长的带支链的-Si-O-Si-链，这种长链能形成网状结构而包住溶液中全部水。从调匀pH到胶凝所需的时间，随pH而有很大的变化(可以从几秒到几十小时)，利用这个特点，可以将混入水玻璃的泥浆打入预定井段进行胶凝堵漏。1