流变性及其调整.ppt

四、钻井液降粘剂降粘剂又称解絮凝剂（Deflocculants）和稀释剂（Thinners）。钻进中常见问题是钻井液稠化（即粘切↑）问题，主要讲降粘剂（增粘剂从略）。?1.稠化原因：（粘度和切力↑的现象）根本原因是流动机械性内摩擦力↑和/或网架结构加强。总固相含↑活性固相（粘土）↑（粘土侵）分散度↑高分子—粘土网架结构↑高分子浓度↑电解质污染—絮凝结构↑?降粘切方法：除固或加水拆网架（常用降粘剂）第64页,共75页，星期六，2024年，5月2.降粘剂作用机理（拆散网架）（1）降粘剂分类网架分类：粘土粒间网架（分散钻井液内）高分子/粘土综合网架（聚合物钻井液中）实践表明，降粘剂概括分为两类，不同类别的降粘剂适用的钻井液类型不同。?①分散型钻井液降粘剂：主要用于有效拆散或削弱分散钻井液中粘土网架结构（∵此类钻井液稠化原因为粘土网架结构加强引起）如FCLS、NaT、SMT、SMC等。第65页,共75页，星期六，2024年，5月②聚合物钻井液降粘剂：主要用于有效拆散聚合物钻井液中的粘土/高分子的综合网架结构，使粘度切力下降。?共同点（结构上）：分子量小，且具有强吸附基和水化基团。（2）降粘剂作用机理：拆散网架结构①分散型钻井液降粘作用机理：（削弱或拆散粘土的网架结构）即靠吸附基（如-OH）吸附于粘土颗粒边面断键处，其水化基给边面带来厚水化膜，斥力↑且ξ（-）↑，静电斥力↑，拆散或削弱了E-E、F-E联结构成的粘土片网架结构，使?d、?a↓。②聚合物钻井液降粘作用机理：（削弱粘土—高分子综合网架结构）该类降粘剂竞争与形成粘土—聚合物网架结构的粘土颗粒吸附点和聚合物吸附基团作用，和高分子形成络合物拆网粘土—高分子网架结构及高分子间联结作用，起到降低和液相粘度的作用。第66页,共75页，星期六，2024年，5月3.常用降粘剂简介（1）单宁（Tannins）类降粘剂（分散型钻井液降粘剂）①单宁碱液（NaT）：五倍子单宁与NaOH碱液按比例配制而成（2/16/41/1）有效组成（份）：单宁酸钠（NaT）即双没食子酸和没食子酸第67页,共75页，星期六，2024年，5月特点：不抗温、不抗盐、不抗钙，适于浅井、淡水钻井液中，加量1～3%。?②SMT（磺甲基单宁）：单宁+甲磺+Na2CO3→SMT引入-CH2-SO3Na抗温抗盐能力有提高，可用于深井、盐水体系。?③单宁类降粘剂作用机理：结构中的羟基与粘土表面的羟基形成氢键而吸附在粘土表面，其它极性基团如-COONa、-SO3Na和-ONa在水中解离，形成扩散双电层，提高粘土颗粒表面的负电性并增加水化层厚度，将粘土颗粒形成的结构拆散，起降低粘度和切力的作用。（2）FCLS(铁铬木质素磺酸盐FerrochromeLignosulfonate）①制备方法：在纸浆废液经过发酵提取酒精后，将其浓缩至1.25~1.27g/cm3，在60~80℃温度下加入预先配制好的硫酸亚铁和重铬酸钠溶液，在充分搅拌下经氧化、络合反应约2h后，过滤除去CaSO4，再经喷雾干燥而制得。第68页,共75页，星期六，2024年，5月②结构：复杂，含有如下部分结构，是一种近为非离子型的链状高分子亲水化合物。第69页,共75页，星期六，2024年，5月③性质：★由于分子中含有磺酸基，Fe3+和Cr3+与木质素磺酸盐又形成了相当稳定的螯合物，所以铁铬盐抗盐、抗钙，能用于淡水、海水和饱和盐水钻井液中，并可用于各种钙处理钻井液中。★由于分子中磺酸基的硫原子直接与碳原子相连，Fe3+和Cr3+与木质素磺酸之间有螯合作用，所以铁铬盐热稳定性高，可以抗150℃以上的高温。★铁铬盐的水溶性与磺化度有关。磺化度越高，水溶性越大。★铁铬盐具有弱酸性，加入钻井液中会引起钻井液pH值降低，因此需配合烧碱使用。一般情况下，应将铁铬盐钻井液的pH值控制在9~11之间。第70页,共75页，星期六，2024年，5月④使用特点：加量0.3%～1.0%?a、优点：抗盐、抗钙、较抗温（150℃~180℃）、高固相容量，适于饱和盐水、钙处理、深井钻井液。b、缺点：★环境污染