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1、38胡继良等:地质钻探常用钻井液材料和处理剂第11卷第5期地质钻探常用钻井液材料和处理剂1,22胡继良陶士先(1.中国地质大学(北京)北京100083)(2.北京探矿工程研究所北京100083)摘要:本文针对地质钻探介绍了各种常用钻井液材料和处理剂的性能、用法、作用及使用中的注意事项,为地质钻探钻井液材料和处理剂的选择及钻井液配制使用提供了参考依据。关键词:钻井液地质钻探处理剂钻井液由钻井液基础材料及化学处理剂两部分2加重材料组成。钻井液基础材料是指在配浆中用量较大的基加重材
2、料又称加重剂,添加到钻井液中以提高本组分,如膨润土、水、油和重晶石等。处理剂是指钻井液的密度,用于对付高压地层和稳定孔壁。常用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某些用的加重材料有以下几种:性能要求需要加入的化学添加剂。(1)重晶石粉钻井液设计需要依据地层情况、钻井液类型及重晶石粉是一种以BaSO4为主要成分的天然3材料特性进行选择。矿石。API标准为:密度#4.2g/cm,200目筛的筛余量∃3.0%。一般用于加重密度不超过2.30g/31造浆材料cm的钻井液,是目前应用最为广泛的一种钻井液(
3、1)膨润土加重材料。膨润土是水基钻井液的重要配浆材料,分钙膨(2)石灰石粉3润土和钠膨润土两种。主要成分为CaCO3,密度2.7~2.9g/cm,用于3膨润土在钻井液中的作用:增加粘度和切力,配制密度∃1.68g/cm的钻井液。提高井眼净化能力;形成低渗透率的致密泥饼,降(3)铁矿粉和钛铁矿粉3低泥浆滤失量;!对于胶结不良的地层,可改善井眼前者主要成分为Fe2O3,密度4.9~5.3g/cm;的稳定性;∀防止井漏。后者主要成分为TiO2∋Fe2O3,密度4.5~5.1g/3钙膨润土需加入纯碱使之转
4、化为钠膨润土后方cm。用于配制比重更高的钻井液。可使用,纯碱加量约为膨润土量的5%左右。钠膨润土国家标准:六速旋转粘度计600r/min3配浆水的读数#30,常温中压(690kPa)30分钟失水量∃钻井液的性能与配浆水的水质密切相关,施工15mL,动塑比(动切力/塑性粘度)∃3,75m湿筛现场配制钻井液大都就地取水,因此,配制钻井液时筛余∃4。必须事先了解配浆水的水质。若配浆水矿化度较(2)增效粉高,应加适量的纯碱预先处理,以免影响膨润土的造增效粉是膨润土经化学改性后的升级产品。产浆量和泥浆处理
5、剂的性能。品名称为低粘增效粉(LBM1),是一种集造浆土与泥浆处理剂性能于一体的多功能%方便面&式产品,4无机处理剂在复杂地层中的护壁效果十分显著。特别适用于金(1)纯碱刚石绳索取心钻探,可有效防止绳钻钻杆内壁结垢主要作用:钠化作用、沉淀作用。问题。应用:钙膨润土钠化;钻水泥塞或钻井液受到水+3%LBM1泥浆性能达到:表观粘度∃钙、镁离子侵入时,加入适量纯碱可有效沉除钙离70mPa∋s,动塑比0.1~0.4,API滤失量∃15mL,子,改善钻井液性能;调节pH值。相对膨胀降低率(%)#50。
6、(2)烧碱(((碱度控制剂主要作用:调节钻井液的pH值;分散作用;沉2010年10月地质装备39淀作用。(详见SY/T506294、SY/T506394、SY/T531694)。注意:对泥页岩地层而言,加入过量的烧碱(即表1钠羧甲基纤维素(NaCMC)pH值大于10),会加速泥页岩的水化膨胀,缩径造指标浆。从防止泥页岩水化膨胀角度,建议使用低碱度类别项目钻井液,pH值不超过9。蒸馏水盐水饱和盐水滤失量(mL)60∗1090∗10100∗10(3)氢氧化钙、石膏、氯化钙(((无机絮凝剂及基
7、浆表观粘度(mPa∋s)∃6∃6∃6页岩抑制剂pH8.0∗1.08.0∗1.08.0∗1.0作用:提供钙离子,主要用于配制抑制型钻井HVCMC造浆率(m3/t)#200#150#160液。用氢氧化钙配制低钙钻井液,滤液中钙离子含加量(g/L)6.014.035.0MVCMC表观粘度(mPa∋s)#15#15#15量为120~200mg/L;用石膏配制中钙基钻井液,滤滤失量(mL)∃9.0∃9.0∃8.0液中钙离子含量为300~500mg/L;用氯化钙配制加量(g/L)∃7.0∃10.0高钙钻井
8、液,滤液中钙离子含量大于1200~滤失量为LVCMC表观粘度10mL∃4.0∃6.04000mg/L。胶凝堵漏。钻井液中加入大量钙离(mPa∋s)子,可提高其结构粘度和切力,堵塞岩石的细小裂缝,减少漏失。表2水解聚丙烯腈类产品性能指标(4)氯化钠(((无机絮凝剂及页岩抑制剂指标类别加量性能参数主要用于配制盐水钻井液。淡水钻井液4%盐水钻井液(5)氢氧化钾、氯化钾(((页岩抑制剂滤失量(mL)25∗2.055∗3.0基浆用于配制钾基钻井液,氯化钾加量一般#4%。表
