【7A文】钻井液和完井液化学—第五章 钻井液配浆材料与处理剂.ppt

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1、钻井液与完井液化学第五章钻井液配浆材料与处理剂配浆材料与处理剂发展与分类随着钻井液体系的不断更新，配浆原材料和处理剂的品种也在不断地增加。据统计，1972年我国钻井液材料和处理剂总共只有21种，1975年以后开始取得突破性进展，到1983年底增至76种，1993年增加到16类共260种。近几年在各种新型聚合物、正电胶和聚合醇等高效处理剂的研究方面,又分别取得了新的进展。钻井液配浆原材料：在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。配浆材料与处理剂发展与分类处理剂是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。处理剂是钻井液的

2、核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。1）按其组成分类：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。其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类等。有机处理剂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：腐植酸类、纤维素类、本质素类、丹宁酸类、沥青类等。配浆材料与处理剂发展与分类2）按其在钻井液中所起的作用或功能分类：(1)降滤失剂；(2)增粘剂；(3)乳化剂；(4)页岩抑制剂；(5)堵漏剂；(6)降粘剂；(7)缓蚀剂；(8)粘土类；(9)润滑剂；(10)加重剂；(11)杀菌剂；(12)消泡剂；(13)泡

3、沫剂；(14)絮凝剂；(15)解卡剂；(16)其它类等。钻井液配浆原材料一、粘土类膨润土是水基钻井液的重要配浆材料。膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：(1)增加粘度和切力、提高井眼净化能力；(2)形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；(3)可改善井眼的稳定性；(4)防止井漏。钻井液配浆原材料海泡石、凹凸棒石和坡缕缟石是较典型的抗盐、耐高温的粘土矿物，主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液。在我国，由于目前这几种抗盐粘土的矿源相对较少，因此在钻井液中的应用尚不普遍。有机土是由膨润土经季胺盐类阳离表面活性剂处理而制成的亲油膨润土。有机土可以在油中分散，形成结构．其作用与水

4、基钻井液中的膨润土类似。钻井液配浆原材料二：加重材料加重材料又称加重剂，由不溶于水的惰性物质经研磨加工制备而成。为对付高压地层和稳定井壁而将其添加到钻井液中提高钻井液密度。加重材料应具备自身密度大，磨损性小，易粉碎；并且应属于惰性物质，既不溶于钻井液，也不与钻井液中的其它组分发生相互作用等性能。钻井液配浆原材料钻井液的常用加重材料有以下几种重晶石粉(Barite)：是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过加工后制成灰白色粉末状产品。纯品比重为4.3-4.6，现场使用一般为3.9-4.2。一般用于加重密度不超过2.30g/cm3的水基和油基钻井液，它是目前应用最广

5、泛的一种钻井液加重剂。为使其具有较好的悬浮性能，一般细度要求99.9%能通过200号筛。加重材料钻井液配浆原材料石灰石粉(Limestone)：主要成分为CaCO3，纯品为白色，含杂质时呈灰色或浅黄色，常温比重为2.2-2.9，溶于酸。优点：不会堵死油气层，即可采用油井酸化可以清除堵塞；缺点：密度较低，一般只能用于配制密度不超过1.688g/cm3的钻井液和完井液。加重材料钻井液配浆原材料铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉(Ilmenite)：前者的主要成分为Fe2O3，密度4.9-5.3；后者的主要成分为TiO2·Fe2O3，密度4.5-5.1。优点：由于这两种

6、加重材料的硬度约为重晶石的两倍，且耐研磨，在使用中颗粒尺寸保持较好，损耗率较低；易酸溶。缺点：对钻具、钻头和泵磨损也较为严重。在我国，铁矿粉用量仅次于重晶石的钻井液加重材料。加重材料钻井液配浆原材料方铅矿粉（Galena)：方铅矿为铅灰色有金属光泽的颗粒或块状，常温比重为7.5-7.6，硬度为2-3，容易加工成细粉末。不溶于水和碱，但能溶于酸，是酸溶性加重剂。由于比重较高，特备适用于配制超重钻井液，密度达3.0g/cm3。由于该加重剂的成本高、货源少、一般仅限于在地层孔隙压力极高的特殊情况下使用。加重材料钻井液配浆原材料确定加重材料用量的方法对于某一给定的钻井液，加

7、重前、后的体积关系可用下式表示：式中V1，V2和VB表示加重前、后的钻井液及重晶石的体积，mB和ρB分别为重晶石的质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、后的质量关系可表示为：式中，ρ1、ρ2分别为加重前、后的钻井液密度。(5-1)(5-2)钻井液配浆原材料由式（5-2），求出V2后，重晶石用量可由下式求得：然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分钻井液。这种情况下，首先根据加重后可以容纳的体积V2，用下式求出应保留的原浆的体积：(5-3)(5-4)将其代入式（5-1）可得到V2的计算式：(5-5)然后仍用（5-4）求出重晶石的用量。钻井液配浆原材料