钻井液配浆原材料

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1、第一节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。有的主献将膨润土定义为具有蒙脱石的物理化学性质含蒙脱石不少于85%的粘土矿物一般耍求1膨润土至少能够配制出粘度为15的钻井液钠膨润土的造浆率一般较高而钙膨润土则需耍通过加入纯碱使之转化为钠膨润土后方可使用。目前我们国将配制钻井液所用的膨润土分为三个等级一级为符合标准的钠膨润土，二级为改性土经过改纟垂符合标准要求三级为较次的配浆土仅用于性能要求不高的钻井液。由于无机盐对膨胀润土的水化分散具有一定的抑制作用因此膨润土在淡水和盐水屮的造浆率不同，盐水造浆率一般要低一些，将膨

2、润土先在淡水中预水化，然后再加入盐水中可以提高其在盐水中的造浆率。膨润土在淡水钻井中具有以下作用（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）对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；（4）防止井漏。有关膨润土的详细内容将在第六章分散钻井液中介绍。海泡石、凹凸棒石和坡缕缩石中较典型的抗盐，耐高温的粘土矿物主要用于制盐水钻井液和饱和盐水钻井液。用抗盐粘十-配制的钻井液一般形成的泥饼质量不好滤失量较大必须配合使用降滤失剂。海泡石有很强的造成浆能力用它配制的钻井液具有较高的热稳定性。此外，海泡石还具有

3、一定的酸溶性（在酸中可溶洞解60%左右），因此，在保护油气层的钻井液中还可用做酸溶性暂堵剂。在我国由于目前这几种抗盐粘土的矿源相对较少，因此在在钻井液中的应用尚不普遍。有机土是由膨润土经季鞍盐类阳离子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，其作用与水基钻井液中的膨胀润土类似。关于有机土的性能及应用将结合油基钻井液再进行讨论。二、加重材料1、常用的钻井液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了对付高压地层和稳定井壁，需将其添加到钻井液中以提高钻井液的密度。加重材料应具备的条件是自

4、身的密度大磨损性小，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。钻井液的常遥加重材料有以下几种：（1）重晶石粉重晶石粉是一种以为主要成分的天然矿石，经过机械加工后而制成的灰白色粉末状产品。按照标准其密度应达到4,2粉末细度要求通过鉴定200目筛网时的筛余量〈3,0%0重晶石粉一般用于加重密度不超过2,30/的水基和油基钻井液它是目前应用最广泛的一种钻井液加重剂。（2）石灰石粉石灰石粉的主要成分为密度为2、7—2、9易与盐酸等无机酸类发生反应生成和可溶性盐，因而适于在非酸敏性而又需进行酸化作业的产

5、层中使用，以减轻钻井液对产层的损害。但由于其密度较低一般只能用丁配制密度不超过1、68的钻井液和完井液。（3）铁矿粉和钛铁矿粉前者的主要成分为密度4、9—5、3；后者的主要成分为，密度4、5—5、1均为棕色或黑褐色粉末，因它们的密度均大于重晶石，故可用于配制密度更高的钻井液。如果将某种钻井液加重至某一给定的密度当选用铁矿粉时，加重后钻井液中的固相含量（常用体积分数表示）显然要比选用重晶石时低一些。例如，用密度为4、2的重晶石将某种钻井液加重到2、28其固相含量为39、5；而使用密度为5、2的铁矿粉将该钻井液加至同样密度时固相含量仅为

6、30,加重后固相含量低有利于流变性能的调控和提高钻速。此外，由于铁矿粉和钛铁矿粉均具有一定的酸溶性，因此可应用于需进行酸化的产层。由于这两种加重材料的硬度约为重晶石的两倍，因此耐研磨，在使用屮颗粒尺寸保持较好，损耗率较低，但另一方面对钻具、钻头和泵的磨损也较为严重，在我国铁矿粉是用量仅次于重晶石的钻井液加重材料。（4）方铅矿粉方铅矿粉是一种主要万分为的天然矿石粉末，一般呈黑褐色。由于其密度高达成7、4—7、7；因而可用于配制超高密度钻井液以控制地层出现的异常高压。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

7、用。如我国滇黔桂石油勘探局在官-3井使用方铅矿，配制出密谋为3、0的超高密度钻井液。2、加重材料用量的计算下面以重晶石为例，讨论在各种情况下确定加重材料用量的方法。对某一给定的钻井液体系，加重前后的体积关系可用下式表示V2=V1+Vb=V!+mB%PB式中VI,V2和V5分别为加重前后的钻井液及重晶石的体积m2和p5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:P2v2=P1V1+Mb(5-2)式中Pl和p2分别为加重前、后的钻井液密度。由式(5-2),MB=p2V2-piV］將其代入式(5-1)可得到的计

8、算式V2=V1(PB-P1)求出V2后重晶石量可由下式求得：mB=(V2-vJpB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，帮下式求出应保有留的原浆的体积；Vj=V2然后仍用