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1、水基钻井液处理剂作用机理研究分析张海青胜,山东东营利石油管理局钻井工程技术公司泥浆公司泥浆工艺研究所、,。摘要随着石油天然气及地质勘探的飞速发展现代钻井技术对钻井液提出了更高更新的要求作为钻井液重要组成的化学处理剂,其性能的优劣将直接影响钻井液的工艺技术和使用效果,而且,化学处理剂的发展水平、研。,究深度和广度代表着钻井液技术的发展水平因此从基础理论角度着手研究处理剂与钻井液各组分的相互作用机、、。理是研制和开发新型高效多功能的化学处理剂的前提和基础主题词水基钻井液处理剂作用机理月青、,,粘土水及处理剂是组成水基
2、钻井液体系的基本物质这三种基本材料缺少其中一种要靠单一材料或其中两种材料组配性能优良的水基钻井液是相当困难的。粘土和水为处理剂在水基钻井液体系中充分发挥作用效能提供了介质条件,即处理剂先在水中与水相互作用吸附水,再溶胀或溶解,然后与粘,最后发挥它们各自的作用效能,土颗粒发生作用如吸附满足水基钻井液体系所需要的性能要求。作者认为水基钻井液技术,、膨胀、、是关于土和水的工艺技术其中土指可水化分散的钠膨润土,。,活性粘土和泥页岩并非泛指所有的粘土和泥页岩因此本文作用原理图主要以钠膨润土为中心展开对各类处理剂作用机理的分
3、析。二、水基钻井液性能的微观本质,,、除密度外从本质上讲水基钻井液性能主要是流变性失水造壁性主要由粘土粒子的分散状态决定。‘咬卫多粒分级子散分度的散结粒合土子量相的结粒级合度同配方时为粒形子式浓度程度⋯分散状态一式粘,,‘、‘,土粒子的性质型片状层间结构表面为氧原子带负电端面出露带正电总体,,“”。显负电具有可交换性阳离子为膨胀型粘土矿物在钻井液中形成弱卡片房结构十水基钻井液组成水土化学处理剂本质分散相粘土的分散状态决定钻井液性能。量的体现。,。土含量加上分散状态数值大小然而分散状态由粘土粒子表面状态决定表面“态
4、奋包位伪处理剂在粘土表面的作用相关水化膜咬吸附键处理剂作用吸附量一吸附作用吸附后的状态吸附后的电荷‘响吸附处理剂的分子结构、、交换性阳离子粘土表面晶型一一处理剂所处介质环境三、无机处理剂作用机理无机处理剂的种类较少,主要包括以下几类膨润,山,土改型剂和碱度控制剂如无机絮凝剂及页岩抑制剂,如钙盐,页岩抑制剂,如钾盐,硅酸盐无机分散剂,如磷酸盐高温稳定剂,如重铬酸盐清除剂,如粘,土稳定剂如轻基铝加重剂,如重晶石盐重结晶抑制剂,如亚铁氯化钾,。甲酸盐处理剂如甲酸钾按照其在钻井液中的作用,无机处理剂可简单分为以下几类。直
5、接作用于钠膨润,土如可用于转化钙膨润土为钠膨润土的处理剂间接作用于钠膨润,土作用于有机处理剂如可使聚丙烯酞胺水解改变絮凝方式提高其絮凝能力,如压用清除钻井液中的有害成分于清除钻井液中对人体有害的清除钻井液中,。的氧化环境如清除钻井液中的氧气,“”,、、无机处理剂总的分析方法着眼于离子态物质的物理和化学性质包括阳离子阴离子络合离子等,详细内容请参阅图。、四有机处理剂作用机理,、,,有机处理剂以高聚物为主具有用量少效果明显的特点是当前钻井液处理剂的主力军种类及分类较无机处理剂要多得多。主要包括以下几类降滤失剂,包括腐
6、殖酸类、纤维素类、聚丙烯睛类、聚丙烯酸类、树脂类、淀粉类稀释剂,木质素类、单宁、拷胶类增粘剂,如生物聚合物、经乙基纤维素页岩抑制防塌剂,如磺化、沥青类腐殖酸钾,、。润滑剂如白油聚合醇有机处理剂的分析方法以有机处理剂的分子量为,吸附基团和水化基团作用方式为副线,主线并兼顾其它,详细内容请参阅图,、、有机处理剂在钻井液中的宏观作用与分子量的联系包括稀释增粘降滤失等作用高聚物链上与膨润土起作用的官能团吸附基团和水化基团及其作用方式几类常用有机处理剂的宏观与微观本质的联系有机处理剂抗温性能影响因素。五、处理剂的研制思路通
7、过对水基钻井液处理剂作用机理的分析,作者认为水基钻井液处理剂的研制和研究应包括以下内容,以及明确处理剂在钻井液中作用效能要求处理剂实现这些效能要求的途径研究具有这种作用的处理剂本身应该具有什么样的要求。如水溶性、抗盐、抗钙、水溶液粘度、构型、构象、与粘土作用等具有这种效能和性能的处理剂在分子结构上应该具有什么特征。如分子量、基团种类和比例、位置、链形、含不含金属离子等实现这种分子结构所需要的化学途径处理剂的应用规律和效果评价。六、结论“”本文尝试以作用原理图的形式分析和揭示水基钻井液处理剂的作用机理及其对钻井液宏
8、,,,观性能的影响力求归纳出其中所包含的因果关系并使其简单明了一目了然介绍了目前主要使用的国内外钻井液处理剂的作用机理。力求理论与实际相结合,宏观与微观相结合,。,、从研究机理入手掌握使用规律力求更好地指导产品应用和质量提高把处理剂研制生产和应用规律有机地结合起来。建议进一步深化钻井液处理剂作用机理研究以利于研制和开发新型、高效、多功能的化学处理剂。参考文献,,,石油大学
