鉆井液處理劑

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    為了滿足鉆井工藝的要求，單靠使用清水和機(jī)械設(shè)備來調(diào)整和控制鉆井液性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須在鉆井液使用各種各樣的化學(xué)處理劑。就生產(chǎn)中常用的鉆井液無機(jī)處理劑，有機(jī)處理劑和表面活性劑有如下類型：

    （一）無機(jī)處理劑

    1、氫氧化鈉（NaOH），

    氫氧化鈉俗名燒堿、苛性鈉，常溫下密度為2.0—2.2g/cm3,易容于水，溶解時放出大量的熱，溶解度隨溫度升高而增大，水溶解呈強(qiáng)堿性PH值為14。使用時應(yīng)注意安全，防止腐蝕皮膚和衣服，NaOH易潮，存放應(yīng)注意防潮，NaOH是強(qiáng)堿，主要用來調(diào)解鉆井液的PH值，與有些有機(jī)物配合使用，如與單寧成單寧堿液，與聚丙稀睛進(jìn)行水解得到水解聚丙稀睛等，另外NaOH還清除有害的Ca2+Mg2+.

    2、氯化鈉（NaCI）

    俗名食鹽，為白色晶體，密度為2.17g/cm3易溶于水，水溶液為中性，溶解度隨溫度的升高略有增大，純品NaCI不潮解，含MaCI2CaCI2等雜質(zhì)的NaCI易吸潮NaCI主要用來配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液，以防止巖鹽井段的溶解，保持井徑規(guī)則，NaCI還可用來提高鉆井液的礦化度，抑制頁巖地層的水化膨脹，防止坍塌。

    3、氫氧化鉀(KOH)

    俗名苛性鉀，是一種半透明晶體，常溫下密度為2.04g/cm3易溶于水，溶解時強(qiáng)烈放熱，水溶液呈強(qiáng)堿性，PH值為14，有較強(qiáng)的腐蝕作用，KOH極易吸收空氣中的水分和CO2生成K2CO3。KOH即能用來調(diào)節(jié)鉆井液的PH值又能提供K+。K+有良好的防塌作用，因此鉀鹽鉆井液被廣泛的應(yīng)用，此外KOH可用來與某些有機(jī)處理劑進(jìn)行水解作用，生成鉀鹽，如聚丙稀酸鉀、聚丙稀睛鉀等。

    4、碳酸鈉（Na2CO3）

    俗名純堿、蘇打、無沫，Na2CO3為白色粉末，密度為2.5g/cm3。易溶于水，水溶液呈堿性，PH值為11.5。Na2CO3易吸收空氣中的水分結(jié)成硬塊，吸收空氣中的CO2變成Na2CO3 Na2CO3在鉆井液中通過離子交換和沉淀作用，使鈣質(zhì)膨潤土變?yōu)殁c質(zhì)膨潤土，目前配制鉆井液多用鈣質(zhì)膨潤土，因此在配制鉆井液時需加入一定量Na2CO3，目的就是為了改善膨潤土水化分散性能，提高膨潤土造漿率，另外，Na2CO3可用來除掉石膏或水泥浸入到鉆井液中的Ca2+，改善鉆井液的性能。

    5、硫酸鈣（CaSO42H2O）

    俗名石膏，分為生石膏（CaSO42H2O）和熟石膏（CaSO41/ 2H2O）作為鉆井液處理劑常用熟石膏，熟石膏遇水可硬化為生石膏，熟石膏是白色粉末，密度為2。5g/cm3能溶于水，40℃以前，溶解度隨溫度升高而增大，40℃以后溶解度隨溫度升高而降低，石膏主要用來配制石膏鉆井液，抑制地層中石膏泥巖層中石膏的溶解，使井徑規(guī)則，減少污染，在石膏鉆井液中、還有低抗石膏浸，鹽浸和防塌的特點(diǎn)，另外也是鈣處理的原料。

    6、硅酸鈉（Na2SiO3）

    俗名水玻璃、泡純堿，為粘稠半透明液體，隨所含雜質(zhì)的不同可呈無色，棕色或青綠色等，密度為1.5-1.6g/cm3，PH值為11.5-12。可溶于水和堿性溶液，能與鹽水混溶。因此、可用飽和鹽水調(diào)節(jié)Na2SiO3的粘度，Na2SiO3加入鉆井液，可以部分水解生成膠態(tài)沉淀，可是部分膨潤土顆粒（或粉砂等）聚沉，從而保持較低的固相含量和密度，此外Na2SiO3鉆井液對泥頁巖水化膨脹有一定的制作用，故有較好的防塌性能，若將Na2SiO3的PH降至9以下時，整個溶液會形成不流動的凝膠，利用這個特點(diǎn)，常用Na2SiO3和石灰配制堵漏劑。

    7、硫酸鋇（BaSO4）

    硫酸鋇俗名重晶石，純品為白色粉末，含雜質(zhì)的制品為綠色或灰綠色，密度為4.30-4.60g/cm3。BaSO4不于水，能溶于稀鹽酸，BaSO4在鉆井液中作用是增加鉆井液密度，作為鉆井液的加重劑,要求Ba SO4的密度不小于2.70g/cm3粉末粒度要求99﹪通過200目篩.

（二）有機(jī)處理劑

    有機(jī)處理劑一般多是有機(jī)高分子化合物，從某來源和發(fā)展上看，可分為天然產(chǎn)品，改性產(chǎn)品，合成產(chǎn)品三大類，按其作用可分為稀釋劑，降失水劑、絮凝劑三大類

    1、稀釋劑類：

    （1）鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（代號FCLS）

    簡稱鐵鉻鹽，成品為棕黑色粉末，易溶于水，水溶液呈弱酸性，有較強(qiáng)抗污染能力，熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，抗溫可達(dá)170--180℃，鐵鉻鹽是一種抗鹽抗鈣和抗溫能力較強(qiáng)的鉆井稀釋劑，可用于談水，海水和飽和鹽水鉆井液，各種鈣處理鉆井液和深井鉆井液，鐵鉻鹽在稀釋的同時，還有一定的降失水和防塌作用。

    鐵鉻鹽一般配成堿液使用，若鉆井液PH值較高時可將粉末直接加入到鉆井液中，PH值一般在9-12之間，稀釋效果最好，PH值過高用量過大易產(chǎn)生泡沫，PH值過低則稀釋效果差，此外、使用鐵鉻鹽處理的鉆井液濾餅?zāi)Σ料荡螅�使用時配合使用防（塌）卡劑。

    （2）磺甲基單寧（代號SMT）

    俗名磺化單寧，也是一種改性的新型稀釋劑，主要用作深井鉆井液的稀釋劑，抗溫可達(dá)180-200℃，磺化單寧在高溫條件下可有效地控制淡水鉆井液的粘度切力，但抗鹽、抗鈣能力較差，磺化單寧使用時可直接加入到鉆井液中，在PH值大于9時稀釋效果較好，適用于淡水鉆井液和一般鉆井液。

    （3）磺甲基栲膠（代號SMK）

    俗名磺化栲膠，也是一種改性新型稀釋劑，成品為棕竭色粉末或細(xì)粒狀，易溶于水，水溶液呈堿性，磺化栲膠是深井鉆井液的稀釋劑，一般抗溫可達(dá)180℃，在淡水鉆井液中有較好的稀釋效果，但抗鹽抗鈣能力較差，磺化栲膠使用時可直接加入到鉆井液中，以PH值8-11之間為宜。

    （4）乙二胺四甲叉磷酸鈉（代號EOTMPS）

    屬于有機(jī)磷酸鹽，固體為白色粉末，易溶于水，液體為棕色粘稠狀，呈微堿性，它是一種新的不分散性鉆井液稀釋劑，能有效的降低鉆井液的粘度、切力，同時它可與Ca2+  Mg2+  形成穩(wěn)定性的結(jié)合物，故能消除Ca2+、Mg2+對鉆井液的影響，且有較強(qiáng)的抗鹽能力和抗溫性。

    2、降失水劑

    （1）鈉羧甲基纖維素，（代號Na—CMC或CMC）

    成品為白色或淺黃色粉末，無毒易溶于水，有一定的抗鈣、抗鹽能力，但遇高價AI3+  Fe3+會發(fā)生絮凝作用，抗溫性較差，一般達(dá)140℃。工業(yè)上常按其水溶液粘度的不同，分為高粘、中粘、低粘三種類型，使用時注意區(qū)別。羧甲基纖維素是最常用的降失水劑，它在降低鉆井液失水的同時還有抑制泥頁巖水化膨脹和鞏固井壁的作用，并且可用來提高鉆井液懸浮和攜帶巖屑的能力，高粘度的羧甲基纖維素還可以作無固相鉆井液的增稠劑。使用時可直接加入到鉆井液中，也可以配成不同濃度的膠液使用。

    （2）磺甲基褐煤（代號SMC）

    俗名磺化褐煤，成品為黑褐色粉末或顆粒易溶于水，是一種新型的改性處理劑，它在降低鉆井液失水的同時，有一定的稀釋作用，抗溫達(dá)200-220℃。使用時可直接加入到鉆井液中，由于磺甲基褐煤抗鹽、抗鈣能力較差，適用于在淡水鉆井液中降低失水。

    （3）磺甲基酚醛樹脂（代號SMP）

    俗名磺化酚醛樹脂，是新型的抗高溫降失水劑，按其抗鹽能力不同可分SMP-2兩種型號，二者熱穩(wěn)定性好，抗溫均達(dá)180--200。C。液體的磺化酚醛樹脂為棕色粘稠液體，固體為棕褐色粉末，二者都易溶于水，使用時可直接加入到鉆井液中，若配合磺化腐植酸類處理劑和鐵鉻鹽一起使用，降低高溫高壓失水效果尤其明顯。

    （4）聚丙稀酸鈉（代號8A44、 80A46）

    聚丙稀酸鈣（代號CPA）。8A44、 80A46）的不同之處是分子量不同，聚丙稀酸鈉為白色粉末，或細(xì)砂狀顆粒，易溶于水，水溶液呈中性，易潮解，常用作低固相鉆井液的穩(wěn)定劑，由于抗鹽抗鈣能力較差，常用作淡水鉆井液的降失水劑。聚丙稀酸鈣成品為白色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性，具有較強(qiáng)的抗鹽抗鈣能力，可用作鹽水和海水鉆井液的降失水劑和增粘劑。

    （5）鉻腐植酸（代號C1-NaC）

    成品為棕褐色粉末，易溶于水，水溶呈堿性，是一種抗高溫的鉆井液降失水劑和稀釋劑，在鉆井液中既能降低鉆井液的切力，又能降低鉆井液的失水。抗溫可達(dá)200℃，另外，鉻腐植酸有較強(qiáng)的抗鹽和抗鈣能力，適用于含鹽量小于5萬PPm的鹽水鉆井液和含鈣量小于600PPm的鈣處理鉆井液。使用時可直接加入到鉆井液中，PH值以10-11為宜。

    (6)水解聚丙稀晴鈉鹽（代號HPAN）

    成品有固體和液體兩種，二者都易溶于水，它的熱穩(wěn)定性好，抗溫達(dá)240--250。C，有較強(qiáng)的抗鹽能力，但抗鈣能力較差。水解聚丙稀晴鈉鹽是深井和超深井鉆井液的降失水劑，在降失水的同時可提高粘度，增加懸浮能力，常用于淡水鉆井液，有良好的降失水作用，用水海水鉆井液需配磺化酚醛樹脂才有效，使用時可直接加入鉆井液中。

    (7)水解聚丙稀晴鉀鹽（代號KPAN）

    水解聚丙稀晴鈣鹽（代號PAN）、高溫水解聚丙稀晴（代號NPAN）,這三種產(chǎn)品都是鉆井液的降失水劑，水解聚丙稀晴鉀鹽具有降失水、降摩阻、抗溫、抗污染和防塌等特點(diǎn)，水解聚丙稀晴鈣鹽與聚丙稀酰胺、水解聚丙稀酸鈣配合使用可實現(xiàn)鉆進(jìn)液的低粘度、低密度、低切力，高溫水解聚丙稀晴由于高溫水解作用，分子中含有NH4，故在鉆井液中能有效地控制高壓失水量，并有較好的防塌作用。

    (8)聚合腐植酸（代號SH23  SH24）

    是深井和超深井鉆井液的降失水劑，其熱穩(wěn)定性能好。抗溫可達(dá)200℃，SH23與SMP-1復(fù)配使用，抗鹽達(dá)6-13萬PPm，SH23 與SMP-2復(fù)配使用,抗鹽達(dá)13-30萬PPm，SH24 與SMP-1復(fù)配使用抗鹽達(dá)6萬PPm。

    3、絮凝劑

    （1）聚丙稀酰胺（代號PAM）

    鉆井液中使用的有膠體和固體兩種產(chǎn)品，聚丙稀酰胺常作為不分散低固相鉆井液的全絮凝劑，在鉆井液中既絮凝鉆屑、劣質(zhì)膨潤土，同時還可以改善鉆井液的流動性，減少摩阻，提高鉆速，使用時固體的可直接加入鉆井液中，膠狀的則需配成溶液才能使用。

    （2）水解聚丙稀酰胺（代號PHP）

    水解聚丙稀酰胺也是鉆井液的絮凝劑，在鉆井液中的絮凝作用受分子量和水解度的影響，一般分子量為300—500萬，水解度為30%的聚丙稀酰胺絮凝效果最好，適當(dāng)?shù)乃�解度和分子量的聚丙稀酰胺是選擇性絮凝劑，既絮凝鉆井液中的鉆屑，劣質(zhì)膨潤土，對水化性強(qiáng)的膨潤土，無絮凝作用，高水解度的聚丙稀酰胺可用于提高粘度、防漏、堵漏以及降低鉆井液的失水量。

    （3）聚丙稀酰胺和丙稀酸鈉共聚物（代號80A51）

    成品為白色粉末狀或細(xì)顆粒狀。是一種新型的選擇性絮凝劑，具有絮沉巖屑，抗溫抗污染的特點(diǎn)，也可作為淡水鉆井液的流型改進(jìn)劑，還有一定的防塌和增粘作用。

    （4）丙稀酸鹽和丙稀酸鈉共聚物（代號PAC141）

    成品為白色粉末，易溶于水，它是一種新型的鉆井液絮凝劑，具有一定的抗鹽抗鈣和提高鉆井液結(jié)構(gòu)力的特點(diǎn)，抗鹽可達(dá)飽和，其熱穩(wěn)定性強(qiáng)，抗溫達(dá)190。C，可用于淡水、海水及鹽水鉆井液，用于低固相鉆井液，有較強(qiáng)的剪切穩(wěn)定性。

    4、表面活性劑

    表面活性劑量的種類繁多，在鉆井液中的作用也是多方面的，除用作乳化劑消泡劑外，選用適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣�，處理鉆井液，對提高鉆井液的穩(wěn)定性，保護(hù)油層降低濾餅?zāi)Σ料禂?shù)，防塌、防腐提高鉆速，預(yù)防和解除鉆井中的復(fù)雜事故等方面都有突出的效果。鉆井液中常用的表面活性劑有：

    １、乳化劑、

    （1）烷基磺酸鈉（代號AS）

    可用作鉆井液混油和鹽水鉆井液混油時的乳化劑，用于深井和超深井可提高鉆井液的熱穩(wěn)定性，另外、還有較好的潤濕和緩蝕作用。　　　　　　　　　　　　　　　

    （2）烷基苯磺酸鈉（代號ABS）

    與AS性質(zhì)相似，但熱穩(wěn)定性更強(qiáng)，可做水包油鉆井液的乳化劑。

    （3）烷基醇酰胺（代號6501）

    為琥珀色或淺黃色粘稠液體，主要用作鉆井液的乳化劑，6501對鹽類敏感，能增加水的粘度。

    （4）聚氧乙稀辛基苯酚醚（代號OP）常稱op系列，常用的有op-4op-7op-10op-15等，易溶于水，耐高溫，是一種了的鉆井液乳化劑。

    （5）山梨醇酐單油酸脂（代號sp—80）是粘稠的油狀液體，難溶于水，親油性較強(qiáng)，是一種良好的油包水乳化劑，具有化潤滑，消泡防銹多種作用，在超深井鉆井液中用于提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。

    ２、潤濕防卡解卡劑

    （1）聚丙乙稀、聚氧丙稀烷基醚，常見型號有2Y-150  2Y-200  2Y-300為淡黃色或黃色粘稠狀液體，能降低水的表面張力，潤濕力和滲透力較強(qiáng)，并有一定的乳化作用。

    （2）聚乙二醇（代號PEG-400）為黃色液體，主要用作鉆井液的潤濕劑。

    （3）CP233防卡劑，黃紅色膠體，易溶于水，具有分散潤滑降低摩阻等效能，可改善鉆井液的流動性，防止濾餅粘附卡鉆。

    （4）磺化妥爾油，為粘稠狀液體，主要用于降低濾餅的摩擦系數(shù)，是良好的防卡劑，還有一定的消泡作用。

    （5）SR301解卡劑，是一種較好的解卡浸泡液，對解除濾餅粘附卡鉆十分有效，對解除縮徑及小井眼卡鉆也有良好的切效。

    3、消泡劑，

    （1）酣油聚醚，有XBS-300  GB-330  N-30025等多種名稱，有較好的消泡作用。

    （2）7501消泡劑，為淺棕色膠狀體，不溶于水，主要作用于鉆井液的消泡劑，也有一定乳化作用。

    （3）硬脂酸鋁，為白色粉末，常用作水基鉆井液的消泡劑，也可作油包水乳化劑。

    （4）異辛醇，為白色液體，易溶于水，主要用作消泡劑。

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