PAM-CMC聚合物泥浆钻进永庆第三纪地层的应用
现场泥浆使用与配置
现场泥浆使用1。
常用泥浆类型1.1。
不分散体系不分散体系包括开钻泥浆，钻孔自然造浆和其他经过稍加处理的体系，该体系不添加任何降粘剂和分散剂来分散粘土颗粒，通常用于开孔和浅孔作业。
1.2.分散体系分为细分散和粗分散细分散：粘土高度分散，粘土加NaCO3,使Ca粘土变为Na 粘土。
粗分散：指粘土颗粒在泥浆中高度分散，加入适当处理剂使泥浆适度絮凝。
这种泥浆我们使用的也只有钙处理泥浆,也就是石灰、石膏处理泥浆。
1。
3。
聚合物体系泥浆通常用高分子聚合物的絮凝作用封装钻屑、防止钻屑分散，以及覆在页岩上抑制页岩膨胀，还有增加流体粘度并减少流体滤失率。
常用聚合物包括:PAM、PAN、PV A、CMC和天然植物胶产品。
聚合物体系泥浆包括低固相泥浆、无固相泥浆.低固相泥浆低固体的固体总含量不能超出6％～10％（体积含量）的范围，粘土固体含量应控制在3％以下，钻屑和膨润土的比率低于2比1，典型的低固体系是采用聚合物添加剂作为增稠剂或膨润土增量剂，属不分散体系.固相含量％=（所测比重-1）＊2*100％无固相泥浆无固相泥浆是指泥浆中不含粘土颗粒.是以高分子聚合物为基础配制而成的水溶液，其主要成份为水、高分子聚合物及天然植物胶和少量无机盐组成。
这种泥浆也叫做第五代泥浆。
目前用作无固相泥浆的水溶性高分子聚合物主要哟普两种，即水解聚丙烯酰胺（PHP)及聚乙烯醇(PV A）。
聚乙烯醇的各项性能均优于聚丙烯酰胺，但价格昂贵.2.常用泥浆的配制2.1钙处理泥浆1立方泥浆:石灰为泥浆体积的0.3～～0。
5％栲胶碱液0。
5～1％烧碱浓度20％，调节PH值11左右石膏体系的pH值范围通常在9～10。
5之间，使用浓度为5。
7~11.4克/升（即钙离子浓度为600～1100毫克/升）. 石灰体系分两种典型类型：一是低浓度石灰体系为2.8～5。
8克/升，pH值范围通常在11～12之间。
一种是高浓度石灰体系，石灰的使用浓度为14。
3～42。
8之间。
现场泥浆技术规范标准
现场泥浆技术规范泥浆技术是钻井工艺技术的重要组成部分之一，对钻井的成败、质量、速度、成本等有着致关重要的影响，因此，搞好现场泥浆技术工作，对确保钻井安全顺利、保证井身质量、降低钻井综合成本是十分重要的。
结合长庆石油勘探局在鄂尔多斯盆地多年的钻井经验，将现有的泥浆技术进行归纳总结，建立初步规范的现场泥浆维护与处理技术，对指导钻井生产将有十分重要的现实意义，也必将能够推动长庆局钻井液技术的进步和发展。
一、鄂尔多斯盆地钻井的主要地层鄂尔多斯盆地多年的油气井钻井表明，盆地内主要地层及在钻井中所发生的主要井下复杂问题，详见下表。
表一：鄂尔多斯盆地主要地层及常见复杂情况二、常用钻井液处理剂名称及主要作用长庆石油勘探局在鄂尔多斯盆地多年的钻井中，逐步形成了目前使用十分广泛的钻井液体系，各种钻井液处理剂相对固定，主要见表2。
表二：常用钻井液处理剂名称、代号及主要用途三、常用泥浆类型及基本组成、现场维护与处理要点长庆钻井在鄂尔多斯盆地多年的钻井中，逐步形成了下述几种钻井液类型，其基本组成和现场维护与处理要点相对成熟规范。
（一）、聚合物类钻井液1、阴离子聚合物钻井液（1）无固相阴离子聚合物钻井液基本组成：聚丙烯酰胺聚丙烯酸钾以及适量的聚丙烯酸盐。
基本性能参数：ρ，FV28-35s，，FL实测，，。
现场维护与处理要点：1）保持絮凝剂聚丙烯酰胺、防塌剂聚丙烯酸钾的有效含量，聚合物总量控制在%以上为佳，同时还可用提粘剂聚丙烯酸盐调整钻井液粘度，以满足井下安全和携岩洗井、稳定井壁的需求。
2）按配方要求，预先配制聚合物胶液，水化4小时以上，按循环周进行泥浆量的补充和性能调整。
3）快速钻井阶段，聚合物消耗较快，要及时补充聚合物浓度较高的胶液，维持体系的性能相对稳定。
4）井深或钻遇易塌层位如直罗组、富县组等地层时，保持体系具有较高的防塌抑制性，适当增加聚丙烯酸钾等防塌剂的用量，防止易塌层位出现垮塌。
（2）低固相阴离子聚合物泥浆基本组成：2—3%的预水化坂土浆+聚丙烯酰胺聚丙烯酸钾以及用聚丙烯酸盐、CMC、NaOH、SMK、SMP、Fcls等处理剂调节各性能参数，以满足井下安全、井壁稳定的要求。
泥浆在地层中的渗透特性试验研究
第 35 卷第 10 期 2014 年 10 月
15 s。
采用标准土壤筛筛分取来的砂土，以每一级筛 余作为一组地层，配制 5 组均一粒径的地层。试验时3， 地层的孔隙率均为 0.43，采用常水头渗透试验方法 测试地层的渗透系数 k。地层基本性质见表 2。
表 2 试验地层基本物理性质
Table 2 Basic physical properties of test soils
目前关于泥皮（在石油钻井工程中称泥饼，泥 水盾构工程中也称泥膜）形成及泥浆渗透问题的研 究，多是根据具体工程的需求开展的。马喜平等[6] 研究发现，随地层渗透性的增大，泥饼渗透性和厚 度增大；吴志均等[7]、周风山等[8]研究发现，泥浆 中固相颗粒的含量及粒度分布对泥饼强度和厚度影 响最大，调整颗粒粒径的分布可形成薄而致密的泥 饼。李建军等[9]针对粗粒土地基防渗墙中泥皮进行 研究，发现渗透压差越大，泥皮越致密，渗透性越 小，抵抗渗透破坏的能力越强。在泥水盾构工程泥 浆成膜的研究中，Watanabe 等[10]发现，随着泥浆密 度的增大，泥浆滤失量逐渐减小，泥浆的含砂量对 泥浆滤失量的减少起着至关重要的作用；Heinz[11] 的研究表明，粉土、砂土等的添加可以有效地减少 泥浆在地层中的渗透距离；Fritz[12]的试验表明，向 泥浆中加入砂、蛭石以及高分子聚合物等添加剂可 以满足泥浆在高渗透性地层中的成膜要求；韩晓瑞 等[13]研究发现，泥浆的漏斗黏度越大，形成泥膜越 薄越致密；Min 等[14]在渗透系数 10-4 m/s 的地层中 进行泥浆成膜试验，结果表明，泥浆黏粒含量越大， 形成泥膜的渗透系数越小，泥浆的黏粒含量是评价 泥浆质量的一个重要指标。
常用钻井液处理剂及作用
常用泥浆药品及作用一、聚合物类1、聚丙烯酰胺（PAM）作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。
2、聚丙烯酸钾（K-PAM）作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。
3、螯合金属聚合物（CMP）作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。
4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1）作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达到防塌的目的。
5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV）作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。
6、增粘降失水剂（KF-1）作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。
7、非极性防卡润滑剂（BLR-1）作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。
二、细分散类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。
1、羧甲基纤维素钠盐（CMC）作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。
2、烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。
4、纯碱（Na2CO3）作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。
5、防塌润滑剂（FT-342或FT-1）作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。
6、硅氟防塌降虑失剂（SF）作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。
7、封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1）作用：提高低固相钻井液的动切力。
8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性三、堵漏剂1、单向压力封堵剂（DF-A）作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。
2、综合堵漏剂（HD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。
3、桥塞堵漏剂（QD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。
聚合物泥浆在煤田钻进中的运用
Ｋ Ｈｍ＋ＫＣ ＋ ＡＣ一 ＋ １Ｐ １１ ＫＨＰ Ｍ ＋ ２ ＋ 纳 ４ Ａ Ｎａ ＣＯ３
设计 比较合理的钻孔结构 ，根据孔深不 同 ，设 计二径或多径成孔 ，同时留备用 口径。
２２ 钻进 方 法 ．
士；Ｈｍ 的性能为防坍 塌降失水 ，有降粘作用；Ｃ Ｋ Ｋ １
主要是提供 Ｋ ， 使之达到 １ ０ ｇＬ以上； Ｃ １１ ０ｍ ／ ８ Ｐ 一４ Ａ
田钻 井
中的运用
煤系地层较复杂 ，施工 中普遍遇到的问题是中
这是 由于地质构造变动强 ，破碎带失稳 ，使破
部严重缩径 ，下部使坍塌掉块 ，给钻井施工带来 了 很大的困难。为 了解决这些 问题 ，我们不但采用了
合理的施工措施和正确的工艺措施 ，而且针对本地 区的特点 ，根据地层岩石理化性 能分析 ，选择 了具
３２ 现场 应用 及效 果 －
３２１ 施 工 工 艺 ．．
（ 提高钻头进尺和延长钻头寿命 ，钻头使用平 ３ ） （ 降低泥浆成本 ； ４ ）
浆性能稳定后 ，再加入适量的分子抑制剂 ，最后适 均寿命和进尺提高了 １％和 １％； ５ ７
（ 井径规则变化率小 ，达到了设计要求。 ５ ）
（ 下部 以封堵掉块和分散为主 ，将 Ｋ Ｐ Ｍ 量 ２ ） ＨＡ
加到 ０ ％ １ ． － ％，有效的将地层微裂缝封堵 ，同时兼 ８
顾 抑制 上部 地层 的缩径 ；
密度 １ ５ １ ９ ． － ． ，粘 度 ２￣ ５ ，失水 ４ ６ Ｌ ０ ０ ２ ２ ｓ ￣ ， ｍ
ｐ 值 ８ ９ Ｖ ２ － ８ Ｈ ￣ ，Ｐ ３ ２ 。 －
料 ，可随钻堵漏 ，机械转数高 ，完井周期短 。泥浆 性能稳定 ，维护简便 ，经济实用 ，基本满足了钻井 施工的要求 。
现场泥浆技术要求规范
现场泥浆技术规范泥浆技术是钻井工艺技术的重要组成部分之一，对钻井的成败、质量、速度、成本等有着致关重要的影响，因此，搞好现场泥浆技术工作，对确保钻井安全顺利、保证井身质量、降低钻井综合成本是十分重要的。
结合长庆石油勘探局在鄂尔多斯盆地多年的钻井经验，将现有的泥浆技术进行归纳总结，建立初步规范的现场泥浆维护与处理技术，对指导钻井生产将有十分重要的现实意义，也必将能够推动长庆局钻井液技术的进步和发展。
一、鄂尔多斯盆地钻井的主要地层鄂尔多斯盆地多年的油气井钻井表明，盆地内主要地层及在钻井中所发生的主要井下复杂问题，详见下表。
二、常用钻井液处理剂名称及主要作用长庆石油勘探局在鄂尔多斯盆地多年的钻井中，逐步形成了目前使用十分广泛的钻井液体系，各种钻井液处理剂相对固定，主要见表2。
三、常用泥浆类型及基本组成、现场维护与处理要点长庆钻井在鄂尔多斯盆地多年的钻井中，逐步形成了下述几种钻井液类型，其基本组成和现场维护与处理要点相对成熟规范。
（一）、聚合物类钻井液1、阴离子聚合物钻井液（1）无固相阴离子聚合物钻井液基本组成：聚丙烯酰胺0.10-0.25%+聚丙烯酸钾0.15-0.25%以及适量的聚丙烯酸盐。
基本性能参数：ρ1.00-1.02g/cm3，FV28-35s，PH7-7.5，FL实测，PV2-7mPa.s，YP0-0.5Pa。
现场维护与处理要点：1）保持絮凝剂聚丙烯酰胺、防塌剂聚丙烯酸钾的有效含量，聚合物总量控制在0.35%以上为佳，同时还可用提粘剂聚丙烯酸盐调整钻井液粘度，以满足井下安全和携岩洗井、稳定井壁的需求。
2）按配方要求，预先配制聚合物胶液，水化4小时以上，按循环周进行泥浆量的补充和性能调整。
3）快速钻井阶段，聚合物消耗较快，要及时补充聚合物浓度较高的胶液，维持体系的性能相对稳定。
4）井深或钻遇易塌层位如直罗组、富县组等地层时，保持体系具有较高的防塌抑制性，适当增加聚丙烯酸钾等防塌剂的用量，防止易塌层位出现垮塌。
泥浆材料功能及用法
泥浆材料功能及用法简介1、植物胶功能：具有良好的流变性，有利于井壁稳定和携带钻屑，可明显提高钻速，减轻钻具的磨损；对破碎地层、砂岩层等渗漏性地层有明显的封堵作用；取芯时可在岩样表面形成一层保护膜，可获得较高的采芯率。
用法：先用少量水湿润后再倒入泥浆中搅拌溶解，用量：在泥浆中的用量为2~3%；配制无固相冲洗液时4~5%。
2、羧甲基纤维素（中粘、MV-CMC)功能：是一种抗盐、抗温能力较强的降失水剂，也有一定的抗钙能力。
降失水的同时还有增粘作用，适用于配制海水泥浆、饱和盐水泥浆和钙处理泥浆。
用法：先用少量水预水化后加入泥浆中，搅拌溶解，加量1%.3 、膨润土功能：是基础配浆材料之一，适用于淡水和矿化度小于20000毫克/升的咸水钻井液，也可作降滤失剂、增粘剂和堵漏剂。
用法：加入清水中搅拌0.5小时以上，加量：钙基土5~10%+纯碱0.25~0.50%、钠基土5~10%。
4 、广谱护壁剂功能：可在适度增粘的条件下，显著降低失水量；能抑制井壁膨胀缩径：可降低扭矩，止粘附卡钻；同时具有一定的抗污染能力。
用法：直接将本品加入泥浆中搅拌溶解。
加量2~3%。
5 、腐植酸钾功能：稳定页岩地层，抑制井壁坍塌，同时具有降粘和降滤失的作用，降滤失的同时能形成薄而致密的泥饼，可减少压差卡钻。
用法：直接将本品加入泥浆中搅拌溶解。
加量2~3%。
6 、低荧光防塌护壁剂功能：针对胶结松散地层，具有较强的抑制泥页岩水化膨胀作用和稳壁功效，可防止坍塌；同时还有润滑和降滤失的作用。
用法：直接将本品加入泥浆中搅拌溶解。
加量2~3%。
7、聚丙烯酰胺（PAM）功能：用于聚合物不分散低固相水基钻井液的絮凝剂，兼有抑制泥页岩的水化膨胀，并有减轻钻头磨损，降低钻具与泥饼之间的摩擦助力，还有交联堵漏及剪切稀释作用。
用法：先将其加入少量水湿润后形成胶冻状，再加入水中搅拌溶解即可，加量0.5~1%。
8、801堵漏剂功能：适用于多种复杂的漏失岩层，可随钻堵漏，毋须停钻堵漏。
钻井使用稠化水CMC液
钻井使用稠化水CMC液
在钻井中应用具有以下特点：
* 具有较高失水控制能力，特别是PAC是高效的降滤失剂
* 形成的泥饼质量好、坚韧
* 具有较强的抗盐、耐温性；尤其是PAC更为突出
* 具有良好的非牛顿流体性，能很好地控制泥浆的流变性
1)具有取代分子均匀、高纯度、低用量特点，能提高泥浆工艺效率。
2)耐湿、抗盐、抗碱性好，适用于饱和盐水及海水的配浆和使用。
3)适合石油开采现场粉状配制使用，稠化时间短。
4)聚阴离子纤维素（PAC-HV）是高效增粘剂，有很高的造浆量，同时在泥浆中有降失水能力。
5)聚阴离子纤维素（PAC-LV），是很好的泥浆降失水剂，在海水泥浆和饱和盐水泥浆中具有特别好控制降失水性能。
6)适合固体含量很难控制、变化范围大泥浆体系中。
7)作为凝胶压裂液用CMC，具有很好的凝胶性、很强的携砂能力、破胶容易，残渣低等特点。
在石油钻井、地质钻探、天然气开采等方面，CMC因具有较强抗盐耐高温能力，可作为泥浆稳定剂、降失水剂、增粘剂，在采油中可抵抗各种可溶盐污染，以提高采油率。
钻井液用CMC可分为CMC-HV(高粘)和CMC-LV(低粘)两种，分别作为能粘剂和降失水剂。
钻井液用CMC物化指标
钻井液用CMC泥浆指标。
聚合物型无固相钻井液的实验研究
从水 解 聚丙烯 腈 （ ｖ ｙ） 聚 乙烯 醇 （ Ｖ 、 ｎＡ 、 Ｐ Ａ）
表 １ Ｌ （ 三水平 四 因素 正交 实验表 ，３ ）
注 ： 因素的影响水平指与水的质量百分 比。 各
表 ２ 浆液 Ｌ （ ３ ）正 交试验 安排及 其实验 结果
不散
不散
散开 不散 不散 不 散
酰胺（ 子量 Ｍ ＝ ０ ７０万 ， 分 ３０～ ０ 水解 度 Ｈ＝３ ％左 ０
聚 丙 烯 酰 胺 （ Ａ ） 部 分 水 解 聚 丙 烯 酰 胺 ＰＭ 、 （ 玎Ａ 等含 有 一０ 一Ｃ ｝’ Ｍ） Ｈ、 Ｎ、一 Ｏ Ｈ２ Ｃ Ｎ 、一Ｃ Ｏ Ｏ —
Ｎ 官能 团水 溶性 高分 子 聚 合 物 中优选 钻 井 液 主 ａ
物无 固相钻井液 主剂 与交联剂组 分 ， 试 了钻井 液 测
测定 ， 理 确 定 水 溶 性 高 分 子 聚 合 物 无 固相 钻 合 井液 的配 方 比 例 ， 该 类 钻 井 液 各 项 性 能 指标 使
达到 最佳 。
第 一批正 交 实 验方 案 采 用 Ｌ （ 三 水 平 四 。 ３） 因素正交 实验 表 ， 选 钻井 液 的 主剂 与 交 联剂 的 优
需 要解决 的主要 技术难题之一 Ｊ 。 实践证 明， 选用 固壁性 能好 的聚合物类 无 固相 钻井液是确保 复杂地层 孑 壁 稳定性 、 高钻孔 工程 Ｌ 提 质量和钻进效率 、 降低生产成本 的最 有效途径之一 。 聚合物型无 固相 钻 井液 一般 由水溶 性 高分 子 聚合
基金项 目： 江苏省大学生实践 创新训练工程项 目（ １ ３９ Ｊ０ ０ ） ０
牧 稿 日期 ：０ ０１．９ ２ １．２０
理裂 隙发 育 、 矿层蚀 变 带、 遇水 膨胀 （ 敏性 ） 水 等复 杂地层 ， 岩土层孔壁 极不稳定 ， 该类 容易发 生坍塌 、 漏失 、 块 、 钻 、 钻 、 斜 、 心 困难 等 钻 孔 事 掉 卡 埋 井 取 故 。如何确保 复杂 地层 孔壁 的稳定 性是 钻 井工 程
东通航孔桥桩基施工中CMC泥浆的制备与应用
边利用泥浆孔 内配制 的优质泥 浆置换 。置换时 ， 带有钻渣 的泥
浆由钻杆 中心被吸 出， 通过 泥浆处 理器分 离泥 浆与 钻渣 ， 分离 出 来的优质泥浆通过泥浆处理器排放到造浆 孔 内， 通过连通管将造
好的泥浆流入 钻孔 内。钻 进过 程 中 ， 通过 泥 浆泵 调节 钻孔 泥浆 面， 高度 高出孔外水 面约 ２ｍ。 Ｂ ３墩采用 正循环成孔 ， 反循环清孔 。Ｂ ３主墩 配备 ３台 １ ０ｔ 冲机 ， １台 Ｖ －５ ＨＰ６ ０空压机 ， ３台 ３ Ｎ泥浆 泵。冲机成孔过 程中 ， Ｐ
维普资讯
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３２ ・ ２
第３ ４卷 第 ２ ７期 ２ ００ ８年 ９月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ（ ＵＲＥ
Ｖ０ ． ４Ｎｏ ２ １３ ．７ Ｓｐ ｅ． ２０ ０８
文 章 编 号 ：０ ９６２ （０ ８ ２ —３２０ １０ —８５ ２ ０ ）７０ ２ —２
设 置泥浆槽 ， 悬浮的钻渣在泥浆槽 内沉淀后 用专用工 具掏 出储存 到料斗 内， 中排放 。干净 的泥浆流 回相邻 的护筒 内 ， 泥浆泵 集 用
抽 回到孔底 ， 形成循环 。 根据施工 的实 际情 况与 机械设 备 的配套情 况 ， 台钻 机 （ 每 或 冲机 ） 采用一套独立 的泥浆循 环系统 。钻机泥浆 循环系统 如图 １
成孔使用泥浆 护壁 ， 泥浆护壁的好 坏直接关 系到钻孔 灌注桩 的质
量， 稍有不慎会 产 生孔 壁坍 陷 、 桩孔 局部 缩 颈 、 钻 等 问题 。因 埋
图 １ 钻机泥浆循环 系统
表 １ 不 同 地 质 层 泥 浆 的控 制 指 标
泥浆性能指标 钻孔 地层情况 粘度 含砂璋 睦体率 失水率 泥皮厚 静切力 酸碱度 方法 相对密度 Ｐ ａ ｓ ％ ％ ｍＬ ３ ｉ ｌ ／０ ｎ ． ／０ｍ ｎｎ ｎ３ ｐ Ｈ
关于聚合物泥浆在连续粉砂层旋挖成孔施工中的应用
关于聚合物泥浆在连续粉砂层旋挖成孔施工中的应用摘要：针对工程地质层以粉砂层为主的旋挖钻孔施工，着重分析聚合物泥浆的基本性能以及聚合物泥浆在旋挖钻孔中的应用。
通过工程实践分析聚合物泥浆的使用情况及其带来的技术经济效益。
关键词：旋挖成孔；聚合物泥浆；粉砂层；粘度前言旋挖钻机钻孔成桩亦称回转斗成桩、取土成桩，英文名称“Earth Drill”，具有成孔质量好，速度快，无噪声，无污染等优势。
旋挖成孔过程中因工程地质层的千变万化，尤其是连续粉砂层，对所需护壁的泥浆性能要求较高。
自20世纪70年代初以来，国内外研制生产的新型聚合物泥浆材料，使用简单，小巧轻便，制浆速度快，护壁效果好，沉淀凝聚速度快，无污染。
极大改善了灌注桩施工的护壁效果和施工环境，加快了工程施工的速度，节省了施工费用，提高了工程的施工效率。
1.聚合物泥浆性能特点1.1桥联与包被作用当聚合物泥浆注入钻孔后，一定数量聚合物分子吸附在钻孔孔壁的土粒表面和两个土粒的间隙上，就会形成网络结构，称为桥联作用。
当高分子链吸附在一个土粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。
聚合物泥浆的桥联与包被作用使钻孔孔壁表面形成吸附网并不断加密，逐渐形成连续覆盖孔壁表面和孔隙内表面的膜，在胶结作用下使孔壁保持稳定。
1.2絮凝作用当聚合物在泥浆中主要发生桥联吸附时，会将一些细颗粒聚结在一起形成粒子团，这种作用称为絮凝作用，在絮凝作用下形成大颗粒从而快速沉淀到孔底，很好的保持泥浆性能，最大化泥浆的可重复利用率。
2.工程实例江苏LNG接收站T1204储罐桩基采用三岔双向挤扩灌注桩，桩侧、桩端采用后压浆处理，桩侧注浆阀设置两道；桩径1.40m，桩长58.600、58.900和64.000m。
工程地质均为粉砂层，以第⑤、⑦层粉砂为桩端持力层，地下水稳定水位埋深为4.5～5.1m，总桩数为401 根，现已完成钻孔桩试桩工程。
3.人工淡水造浆3.1泥浆池及配套设备T1204储罐区北侧新建泥浆池：长40 米，宽5 米，高2 米，容积400m³，保证钻孔灌注桩泥浆护壁用量。
长庆油田水平井“两趟钻”钻井技术模式推广与应用
长庆油田水平井“两趟钻”钻井技术模式推广与应用杨光【摘要】长庆油田水平井由于地质中途电测原因,将二开斜井段分为中测前第一增斜段和中测后第二增斜段,通过应用“两趟钻”钻井技术模式,完钻前仅在中测位置起下钻一趟,减少了钻头使用数量和起下钻次数,钻井速度得到大幅提高.该技术模式在长庆油田水平井应用中取得了显著效果.【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2015(014)003【总页数】6页(P223-228)【关键词】长庆油田;水平井;钻具组合;两趟钻;中途电测【作者】杨光【作者单位】川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】F590.1随着长庆油田水平井的大规模开发，水平井钻井技术及其相关配套技术日趋完善，通过技术人员几年的摸索和实践，在使用常规钻具组合的基础上，通过优选钻头和螺杆等井下动力钻具，优化井深结构和剖面，使水平井钻井技术有较大的提高和突破，将水平井“四趟钻”施工模式简化为“两趟钻”，在长庆油田得到了应用推广. （1）二开到中测轨迹控制难点：直井段和增斜段应用同一套钻具组合，既满足直井段的防斜防碰要求，又满足斜井段的定向、增斜要求，增斜率达到设计要求.（2）中测到完钻轨迹控制难点：中测后入井钻具满足入窗前的增斜钻进要求，同时符合水平段稳斜要求.（3）一套钻具组合，双重轨迹控制要求：对钻具组合适应性要求高，选择难. （4）受测井工艺限制，中途测井井斜须控制在60°以内，增加了第二增斜段施工难度及入窗风险.（5）使用同一套钻具组合应对不同井段轨迹控制要求，对PDC钻头滑动钻进能力要求高.（6）钻井液技术难点：二开井身结构，裸眼段长，塌漏同层，钻井液密度窗口窄，油层保护，对钻井液性能要求高.2.1 钻具组合优选油田水平井“两趟钻”是指二开至中途电测井段一趟钻，中途电测至完钻井段一趟钻，二开至完钻“两趟钻”2套钻具组合.二开钻具组合满足一趟钻要求实现的关键，确保第一增斜段增斜要求，采用PDC钻头+单弯螺杆（1.25°）增斜钻具组合，直井段以防斜防碰为主，斜井段以滑动+旋转钻进满足轨迹设计需要[1].水平井钻井井眼曲率大，单弯螺杆导向钻具组合在大井斜滑动钻进时摩阻问题突出，机械钻速较低[2].考虑在第一增斜段滑动钻进时调整井斜和扭方位同时进行，为了提高钻井速度并降低钻井风险，最大限度地发挥旋转钻进方式的技术优势，对单弯螺杆导向钻具结构在丹平6井中进行了模拟计算，钻井参数、钻具列表和摩阻扭矩分析见表1～2，图1～2.经过优化钻具组合（表3），合理选用钻井参数，侧向力、屈曲分析等满足实钻需求，达到第一增斜段增加旋转钻进比例，滑动钻进降摩阻的目的.中测后钻具组合的选择，一要满足增斜段增斜率要求，保证入窗；二要满足水平段复合钻井增斜率低，提高施工效率的要求.第二增斜段随着井深和井斜角的增加，动力钻具的滑动增斜逐步提高.在满足安全入窗的前提下，提高水平段旋转钻进的稳斜能力，选择以下钻具组合：钻头+弯螺杆钻具(带欠尺寸稳定器)+短钻铤(选择性使用)+稳定器+无磁钻铤+MWD+加重钻杆（图3）.为达到钻具水平段旋转钻进稳斜效果，设定钻压80 kN，转速为60 r/min，对螺杆的弯度角和稳定器外径进行了分析筛选（图4～5）.①螺杆钻具弯角对井斜趋势角的影响始终为正值，导向钻具在水平段旋转钻进时一直处在增斜状态，稳斜效果不是很好.当弯角度数大于1°时，增斜趋势随弯角度数增加而先增强再减弱；综合考虑中测至水平段井段滑动钻进对照斜率要求，推荐弯角为1°，1.25°.②稳定器外径对井斜趋势角的影响始终为正值，当稳定器直径小于212mm时，增斜趋势较明显且变化较小；当稳定器直径大于该值时，增斜趋势逐渐减弱.2.2 井身剖面优化井身剖面采用直-增-稳（调整稳斜段）-增-稳5段制[3]，根据优选出的钻具组合，优化设计剖面模拟实际可行的井眼轨迹，第一增斜段增斜率小于18°/（100 m），第二增斜段平均增斜率20°/（100 m）[4]，最大狗腿度小于22°/（100 m），中途电测的标志层垂深距油层50 m左右，中测井斜角在60°以内.根据剖面井眼轨迹增斜率要求，优化靶前距设计.靶前距R与设计井眼曲率a的关系公式：0.5R∏=90×100/a.计算后：R=5 729.58/a.表4为200～320 m靶前距井剖面平均增斜率情况，经过计算，靶前距＞280 m有利于实现“两趟钻”.2.3 井身结构优化长庆油田水平井钻井普遍使用222mm PDC钻头二开钻进，不能满足轨迹高增斜率的要求. 2011年在安塞区块，优化井身结构，改变222mm井眼为215.9mm井眼，采用二开215.9mm PDC钻头进行全井段的钻进，成功实现“两趟钻”.2012年，应用推广215.9mm PDC钻头二开至中测，中测后钻完水平段.丹平6井直井段较短，为防止钻具增斜率达不到要求，选择215.9mm PDC增斜钻具组合，直井段井斜角控制在2°之内，方位控制在90°左右，易于直井段防斜、消除偏移距.结合防斜防碰纠偏的实际，丹平6井模拟实钻轨迹数据见表5.（1）直井段.钻具结构：φ215.9mm PDC+φ172LZ×1.25°+460×431×0.45+φ165MWD×0.89+φ165NDC×9.95+φ127HWDP（45根）+φ127DP+ 133KL.直井段按设计控制井斜、方位，由于该井有23 m偏移距，直井段井斜控制在设计要求内，方位控制在消除偏移距方位线上，直井段防碰绕障也是一个重点.丹平6井丛式井组开发，位于老井区，井网密度大，除控制井斜、方位消除偏移距外，还需要做防碰绕障施工方案，注意与邻井的防碰.直井段实际轨迹控制数据见表6.实际井斜角控制在2°以内，设计方位165°，消除偏移距方位在90°～100°，同时该方位比较有利于同井场邻井的防碰，至造斜点805 m，偏移距消除12 m. （2）增斜段.造斜及增斜井段，在井斜角10°前扭方位接近设计方位，在井斜9.4°，方位增加到162°，接近设计方位，偏移距基本消除，后续井段力增斜，保证了增斜率能达到设计要求[5].井深805 m应用二开钻具结构直接造斜，至1 162 m中测位置，井斜角59°，井段长357 m，增斜段滑动钻进增斜率大于18°/（100 m）左右，复合钻进增斜率为（3～4）°/（100 m）.增斜率大于设计值，有力地保证了二开到中测一趟钻的顺利完成，轨迹控制良好，具体轨迹控制数据见表7.中测井深1 162 m，中测井斜角59°，二开到中测井段长972 m，为防止中测后下钻遇阻，滑动井段划眼、修正井壁等配套措施需认真执行.该段周期为3.125 d，较平均周期缩短1.6 d，中测比较顺利，电测一趟钻成功.中测后设计入窗垂深未作调整，为顺利实现中测后一趟钻完钻创造了条件.（3）入窗.钻具组合：φ215.9mmPDC＋φ172LZ× 1.25°＋φ213STAB＋460×431×0.45＋φ165MWD× 0.89+φ165NDC×9.95+φ127HWDP（15根）＋φ127DP（600-800 m）＋φ127HWDP×30根＋φ127DP＋133KL.中测到入窗井段为1 162～1 309 m，段长147 m，为入窗前全力增斜井段，滑动钻进平均增斜率大于20°/（100 m），复合（2～5）°/（100 m）.钻具组合增斜率满足设计要求，在井深1 309.45 m顺利入窗.实际靶前距310.13 m，实际入窗点较设计纵向偏差为上偏0.74 m，横向偏差为右偏4.92 m.具体轨迹控制数据见表8.（4）水平段轨迹控制情况.水平段轨迹控制良好，600 m水平段滑动井段80 m，复合钻进比例达到86.7%，油层钻遇率为100%.中测到完钻井段长748 m，钻井周期为3.71 d，较平均周期减少3.64 d.实现了提速目的.经过优化轨迹设计，对优选钻具组合进行实钻控制，中测至水平段侧向力、屈曲分析符合钻井生产需要，克服了入窗前狗腿大、水平段摩阻大的问题.针对油田水平井钻井施工中钻井液工艺面临的技术难点，在以往钻井实践经验的基础上，分井段选用适合的钻井液体系，既有针对性，又可大量节省钻井的成本. （1）表层.第四系黄土层胶结松散，欠压实，容易发生井漏，一开时应采用细分散钻井液+堵漏剂钻进.钻至设计井深后提高黏度，选择性加入SM-1、CMC、白土等，清洗井底，确保表套顺利下入井底.（2）直井段.该井段钻进地层为白垩系华池组、洛河组、安定组、直罗组、延安组、富县组.由于该井段设计为不下技术套管，根据地层特性，钻井液设计为无固相聚合物钻井液体系，尽可能提高钻速，为下部井段的固相控制打好基础.二开后至直罗组前，采用清水聚合物快速钻井液钻进，加入0.05%～0.10%的絮凝剂PAM或PHP，使钻屑快速絮凝沉降，确保这一井段较快的机械钻速.提高液相黏度以防止洛河段渗漏，加入强抑制性和保护井壁的CMP，BLA-MV和FSJ-4，完成进入直罗前的防塌预处理，使漏斗黏度达到32～35 s，确保足够的聚合物含量以取得该段较规则的井径，为下部携砂提供井眼条件.直罗前的处理配方及性能见表9. （3）斜井段.斜井段钻井液体系采用低固相聚合物钻井液体系，此段井斜将逐步达到水平，钻井液的润滑性和携砂能力十分重要，特别是在造斜钻进过程中，排量受到限制，因此要求钻井液具有良好的携砂能力.合理转化时机，采用中测井段完钻后开始转化钻井液的方法.中途井段完钻后钻井液上罐循环转化钻井液.钻井液处理完成后循环时间不少于2周，振动筛无岩屑为止.起钻过程中，在井斜较大的井段及地层交界面进行短程起下钻，破坏岩屑床，防止后续下钻遇阻，保证电测顺利.同时，适当地提高黏度和切力并保证较好的流动性.斜井段体系基本也是中途电测的钻井液，所以保持性能的稳定对于中途电测是很有利的.配方及性能见表10，根据所测的泥饼摩擦系数，加入润滑剂RSD-3确保泥饼摩擦系数小于0.1.（4）水平段.水平段采用低固相、低失水、低密度钻井液体系[6].在斜井段钻井液的基础上，加入助剂适当提高体系的黏度和切力，逐步改造为水平段钻井液，强润滑，降摩阻，提高滑动效率，及时监测对比摩阻、扭矩，改善钻井液润滑性能，加入处理剂调整性能，维持钻井液性能的稳定性，PDC钻头滑动顺利，工具面稳定，不粘卡等.同时充分使用固控设备，控制密度和失水，保护油层，确保钻井液全部经过振动筛，连续使用除砂器、除泥器和离心机；每天清洗1#锥形罐一次；尽可能地除去有害固相，控制固相含量的增加.配方见表11.（1）应用情况.2013年，长庆钻井总公司在长庆油田陕北、陇东区块共完成水平井179口，实现“两趟钻”83口，占46%；二开到中测一趟钻98口井，占55%；中测至完钻一趟钻86口，占47%.（2）未实现的原因：①入窗后未见油气显示，探储层时间长，多一趟起下钻；②中测位置井斜角较小，中测后下入钻具结构滑动增斜率比较低，不能达到设计要求，多一趟起下钻.（3）主要优点：①避免多次起下钻及起下钻过程其他异常情况的发生；②避免牙轮落井等井下复杂情况的发生；③避免钻开油层后起下钻造成井涌等险情的发生；④钻井提速效果显著.30663钻井队招平1井以4 d创造长庆油田水平井最短钻井周期记录.40623钻井队陈平20-8井以9.92 d创长庆油田华庆区块最短钻井周期记录.二开到中测实现“一趟钻”井较全年平均钻井周期缩短0.82 d，中测到完钻“一趟钻”井较平均钻井周期缩短0.97 d.（1）钻头、螺杆、MWD无线仪器电池等必须相匹配，否则会造成不必要的起下钻.（2）靶前距在280～320 m水平井，适合“两趟钻”钻井技术模式推广与应用. （3）二开钻具组合为增斜钻具，必须做好直井段防斜防碰工作.（4）中测井斜角达到45°以上，是实现中测至完钻一趟钻的基础，60°以内是确保电测顺利的前提.（5）油层不稳定区块，入窗前或入窗后滑动探储层，等停时间长不利于实现“两趟钻”.（6）泥浆润滑性能良好，保证滑动钻进顺利，不托压，携砂性能良好，井眼畅通，是实现“两趟钻”的保证.[1]王万庆，田逢军.长庆马岭油田水平井钻井防碰绕障技术[J].石油钻采工艺，2009，31(2):35-38.[2]田逢军，王万庆，杨光，等.长庆油田中半径三维水平井环平3井钻井技术[J].石油钻采工艺，2009，31(6): 27-31.[3]王伟.三维Z形斜面圆弧井眼轨迹控制技术[J].石油钻采工艺，2007，29(4):10-12.[4]何树山，刘修善.三维水平井轨道设计[J].石油钻采工艺，2001，23(4):16-20.[5]田逢军，王万庆，周韬.安塞浅油层水平井“两趟钻”钻井技术[J].内蒙古石油化工，2014（6）：113-114.[6]刘洁，唐莉萍.浅谈长庆油田天然气水平井钻井工程设计关键技术的应用与发展[J]中国石油和化工标准与质量，2014（13）：72.。
聚合物泥浆在复杂地层钻探施工中的应用
聚合物泥浆在复杂地层钻探施工中的应用广西某矿区岩心钻探施工。
构造地层钻进施工的泥浆选配，解决了相当一部分钻孔不稳定层段钻进施工的孔壁稳定与漏浆问题，为”攻深找盲”钻探施工提供护壁、堵漏经验。
标签：聚合物泥浆护壁复杂地层治理1工程概况本施工区在地质条件方面有两个明显的特点：一是岩石强度变化大，正常岩石在不同地段、不同钻孔甚至同一钻孔不同部位其强度都有较大的差别，给钻头选型及施工带来一定的困难；二是构造带内岩石十分破碎、松散，上下盘次级带密集发育、破碎带范围大，可达数十米，钻进过程中易造成坍孔及冲洗液漏失。
前期的钻探施工中，由于使用的泥浆不适应Φ60mm金刚石钻具和地层情况，造成内管投不到位、内管打捞不上；孔内掉块、卡钻、埋钻的孔内事故。
2地层情况区内出露的岩石较为单一，主要为燕山早期第二阶段的豆乍山花岗岩体（r52-2），岩性为中细粒小斑状黑云母花岗岩和细粒小斑状二云母花岗岩。
岩石主要矿物成分为长石、石英及云母等，结构致密；正常岩石属硬质岩石，可钻性为8—10级、中等研磨性，构造破碎带内的强硅化花岗岩为坚硬类岩石，可钻性可达10—12级、中等研磨性，距地表浅部岩石稍有风化，属软—中硬类岩石，可钻性为1—6级、弱研磨性，风化厚度一般为10m-15m。
矿区内构造带较发育，构造带内岩石破碎且多有硅化现象，在带内及其上、下盘附近裂隙发育，构造带走向为北北东向至近南北向，倾向南东至东，局部倾向东，倾角较陡达70°-85°。
地下水以裂隙充水为主，主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形条件有利于自然排水。
地质构造简单，矿体有良好的隔水层，并已初步查清矿区充水的主要因素，对钻探施工不会产生不利的影响。
矿床井田涌水量预测，1280中段开采水量为116.65吨/时。
故矿床充水因素简单，强度不大，水文地质条件属于简单的矿床类型。
3钻进工艺金刚石绳索取心钻探是当代地质钻探比较先进的方法，在我国地质行业发展比较迅速，以金刚石绳索取心为主体的金刚石钻探工艺方法，已成为地质钻探三大技术之一。
研究水溶性聚合物在油田钻井液中的应用
研究水溶性聚合物在油田钻井液中的应用
水溶性聚合物主要包括羧甲基纤维素钠（CMC）、聚丙烯酰胺（PAM）和聚丙烯酸钠（PAAS）等。
它们具有很好的水溶性和可控性，可以根据不同地层条件和工况要求进行调整。
在油
田钻井液中的应用主要有以下几个方面：
1. 降低钻井液的流变性能：水溶性聚合物可以通过吸附和吸水作用，增加钻井液的
黏度和黏弹性，有效降低套管空隙中的环剪切力，减少井下作业过程中的摩擦阻力，提高
钻井效率。
2. 改善孔隙介质稳定性：水溶性聚合物可以在孔隙介质表面形成一层可逆性吸附层，减少井壁渗漏和漏失；它们还能提高钻井液的过滤控制性能，减少沉降物的生成，防止漏
失和钻井液渗漏，提高井眼稳定性。
3. 提高泥浆的胶结能力：水溶性聚合物可以与其他胶结材料（如膨润土、碳酸钡等）相结合，形成胶结体系，增加泥浆的胶结能力，防止井壁垮塌和漏失，提高作业安全性。
4. 减少井壁损失：水溶性聚合物可以在井眼周围形成一层胶状膜，填充井壁裂隙，
减少井壁损失和渗漏。
5. 降低毒性和环境影响：水溶性聚合物具有低毒性和可生物降解的特点，对地下水
和环境的影响较小，符合环保要求。
水溶性聚合物在油田钻井液中的应用也存在一些问题。
其价格较高，增加了钻井液成本。
不同类型的水溶性聚合物在不同地层条件和工况要求下的应用效果可能存在差异，需
要进行深入的实验研究和工程应用验证。
聚合物化学泥浆
聚合物化学泥浆聚合物化学泥浆是由高分子聚合物、填料和化学药剂组成的一种钻井泥浆，主要用于地下钻探过程中的泥浆循环系统中。
该种泥浆是由对钻探岩层进行选择性切削和带出，并通过悬浮、输送和冷却来保持井壁的稳定性以及清理钻井孔的。
聚合物化学泥浆的主要作用及用途在于加强井壁稳定性，清洗井孔、降低泥浆温度和促进沉积物保持在泥浆中，等等。
这种泥浆的聚合物可以是天然或合成材料，包括淀粉、聚乙烯醇、丙烯酸、聚合物醚、聚合物磺酸盐和聚合物甲醛等。
填料可以是沉积物样品、渣或胶凝土碎片。
而化学药剂包括防井壁侵蚀的界面活性剂、防研磨剂、防菌剂和控制泥浆密度的重泡沫。
通过匹配聚合物、填料和化学药剂的种类和比例，可以使聚合物化学泥浆降低施工成本、更好缓解井壁稳定、提高井壁质量、增加紧密度等优势。
对于聚合物化学泥浆的使用，需要在钻井前做好大量实验和调配，以确定具体要使用的黏度、密度、流动性、水化作用等因素，以确保泥浆可以适应不同的井壁稳定性和钻进速度。
聚合物化学泥浆具有以下优点：1.高井壁稳定性：通过控制泥浆的密度和黏度，可以稳定井壁并减少泥浆沉积物对岩层的氧化和侵蚀。
2.清洁井孔：通过泥浆循环和泥浆中的填料，可以清除孔隙中的沉积物和降低井孔的温度，减少钻头热度对岩层的氧化作用。
3.提高钻进速度：通过聚合物的添加，可以提高钻进速度，同时减小钻头磨损和消耗。
4.降低采暖成本：由于聚合物化学泥浆中添加了能够降低泥浆温度的成分，可以减少采暖成本或增加泥浆使用效率。
综上所述，聚合物化学泥浆是一种高效的钻井泥浆，具有优良的井壁稳定性、清洁井孔、提高钻进效率和降低采暖成本等优点。
在钻井中广泛使用，已成为当今钻井行业不可或缺的一部分。
聚合物无固相泥浆在广西资源县某矿区绳索取心钻进中的应用
聚合物无固相泥浆在广西资源县某矿区绳索取心钻进中的应用聚合物无固相泥浆是一种矿产勘探和开采过程中重要的工作液体，广泛应用于绳索取心钻进中。
在广西资源县某矿区，聚合物无固相泥浆的应用带来了显著的效益，下面我们来详细探讨一下它的应用情况。
1. 聚合物无固相泥浆的特性聚合物无固相泥浆是一种由高分子物质组成的液态流体，具有高渗透性和低粘滞性的特点。
由于其含水量很低，因此不易在孔隙中增加附着物，对于保护孔壁和保持孔径的稳定性具有很好的作用。
2. 绳索取心钻进的主要挑战绳索取心钻进是目前矿产勘探和开采中最主要的技术之一。
但是，在绳索取心钻进中，最大的挑战是孔穴稳定性，因为开发生产地质条件复杂，钻孔井壁会产生严重的自然压裂等现象，因此需要使用高级的聚合物无固相泥浆来稳定孔壁。
3. 应用实践在广西资源县某矿区，由于地质条件复杂，需要使用高级的泥浆来进行钻井工作。
在过去，传统的泥浆无法满足需求，降低了开采效率。
但是自从使用聚合物无固相泥浆之后，钻进工作效率显著提高，降低了勘探和开采成本。
而且使用聚合物无固相泥浆可以保护孔壁，避免地质灾害的发生，为矿山生产带来了可观的经济效益。
4. 实现的益处带有聚合物的无固相泥浆通过增加泥浆的穿透性，能够使孔穴变得更加稳定。
这种泥浆的流动性非常好，具有低阻力，易于泵送，从而保障了钻进的进度。
此外，这种泥浆能够有效地满足不同的工作需求，其高强度组合可以迅速适应各种地质环境，保证了工作流程的稳定性和安全性。
总之，聚合物无固相泥浆在广西资源县某矿区绳索取心钻进中的应用速度显著提高了地下矿产资源勘探和开采效率，减少了地质灾害的发生，降低了开发成本，给当地经济带来巨大的贡献。
随着这种技术的不断完善和扩大应用，聚合物无固相泥浆将为矿区的可持续发展注入新的动力。
聚合物无固相泥浆的应用在广西资源县某矿区中，取得了显著的效益。
下面我们来分析一下相关数据：1. 工作效率提高使用聚合物无固相泥浆之后，钻进工作效率得到了大幅度提高。
聚合物在粘土及钻井液固体颗粒表面的吸附_刘光全
聚合物在粘土及钻井液固体颗粒表面的吸附The Adsorption Property of Polymers onthe Solids of Clay and Drilling Fluid刘光全(江汉石油学院)Liu Guangquan(Jianghan Pet roleum Instit ute)摘 要 围绕废弃钻井液的处理,采用非分散红外TOC仪测聚合物吸附量,研究了聚合物PAM、PHP、FA367、CPAM在粘土及钻井液固体颗粒表面的吸附特性,研究结果表明聚合物在粘土颗粒表面的吸附是高度不可逆的,聚合物高分子与粘土因氢键、静电及嵌入三种相互作用方式而吸附,阳离子型聚合物絮凝剂在钻井液固体颗粒表面比阴离子和非离子型絮凝剂有高得多的吸附性能,废弃钻井液的絮凝主要以“吸附架桥”机理为主。
主题词 聚合物 废泥浆处理 吸附 絮凝剂ABSTRACT Around the treatment of the waste drilling fluid,determining the polymer adsorbance uses non2 dispersal infrared light TOC meter,Studying adsorption characteristics of the polymers of PAM、PHP、FA367and CPAM which are adsorbed on the surface of the clay and the solids in the drilling fluid1The results show that the high polymer adsorption on the surface of the clay solids in ways of hydrogen bond,static electricity and embedment is highly reversible,the cationic polymer flocculant adsorption characteristic on the surface of the drilling fluid solids is more high than those of the anionic and non2ionic ones,the waste drilling fluid flocculant majors in“adsorption bridging”mechanism1 SUBJECT HEADING polymer, waste mud treatment, adsorption, flocculant 原中国石油天然气总公司1996年调查结果,我国油田采油污水、炼油废水治理率9618%,合格率8417%,然而钻井废弃物的治理率6412%,达标率仅2114%,且处理方法主要是近海倾倒。
聚合物钻井液
一、聚合物钻井液概述1．发展概况聚合物钻井液最初是为提高钻井效率开发研究的。
早在1950年就有研究资料指出：钻井液的固相含量是影响钻井速度的一个主要因素。
这里的固相含量是指体积分数，起主要作用的是低密度固体的含量。
依此推知，清水的钻井速度应最高。
但当时并没有能够有效清除钻井液中固相的手段。
直到1958年首次应用了聚合物絮凝剂聚丙烯酰胺(简称PAM)后，才实现了真正的清水钻井。
PAM可同时絮凝钻屑和蒙脱土，称为完全絮凝剂。
在钻井液中加入极少量的PAM即可使钻屑絮凝而全部除去。
清水钻井大大提高了钻速，但因其携带钻屑能力差，滤失量大，影响井壁稳定等缺点，不能广泛使用，只能用于地层特别稳定的浅层井段。
因此，人们试图配制低固相钻井液，但随着钻井的进行，钻屑不断混入，时间一长就变成了高固相钻井液。
当时人们对此束手无策，因而称之?quot;无法控制的低固相钻井液"。
1960年，发现有两类高聚物，即部分水解聚丙烯酰胺(简称P HPA或PHP)和醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物(简称VAMA)，具有选择性絮凝作用。
它们可絮凝除掉劣质土和岩屑，而不絮凝优质造浆粘土。
同时，它们对钻屑的分散具有良好的抑制能力，处理过的钻井液体系中亚微米颗粒含量明显低于其它类型的水基钻井液，这对提高钻井速度是十分有益的。
这类新型的聚合物钻井液体系称为"不分散低固相聚合物钻井液"。
1966年，泛美石油公司在加拿大西部油田首次系统地使用了这种不分散低固相聚合物钻井液，大幅度提高了钻速。
随后，这种钻井液体系在世界范围内推广应用，经受了不同地层、不同井深和不同密度等方面的考验，在提高钻井速度和降低钻井成本等方面效果显著，证明是一种技术先进的钻井液体系。
1971年，在第八届世界石油大会上，有专家分析认为，当时对降低钻井成本最有影响的新进展主要有：(1)不分散低固相聚合物钻井液的成功开发；(2)镶嵌硬合金齿钻头的设计和钻头轴承寿命的改进；(3)钻井最优化技术的应用。
钻井泥浆材料的所以成分及解释
土粉泥浆粉的性能：奈普顿泥浆粉是一种先进的国外技术的进口产品,是一种水溶性,易混合的粉末颗粒聚合物,在水中充分溶解后成半透明糊状,粘度大,该浆在孔内沉淀杂质速度非常快,钻具在孔内钻进时,泥浆总是保持清澈透明,钻具钻杆表面干净,在孔内由于钻具连续运动,化学泥浆和水混合的越均匀粘度就越强,凝聚力也就越快,就是泥浆回到泥浆池内也没一点杂质沉淀;在孔壁周围行成了一层薄透明糊状保护层;无毒无污染,它通用于桩基钻进和地下连续墙等基础工程施工;它具有保持钻孔稳定；可配置高粘度泥浆；便于重复利用；废浆易于降解处理；回用率高；能提高桩基磨擦承载力,能提高钻屑粘聚能力利于钻屑快速清出钻孔的特点;2、泥浆粉优势：固壁性强,孔内沉渣凝聚力强,沉淀速度快,人员劳动强度低,无污染,制浆快,无浪费,易保存,不易变质,使用简单直接均匀溶解水中即可;而使用膨润土又要通过机械搅拌,人员搬运,尘土飞扬,污染大,易浪费,长时间堆积如山,易变质等,泥浆制作最少也得两人以上才能完成泥浆拌和;3、泥浆粉用量：配浆用水PH值调整至8—10后加入—㎏/1000L;4、泥浆粉使用方法：在现场通常按照化学泥浆㎏：5立方清水进行配比,在配比过程中,手感稍有粘度起线丝状即可；纯碱或碱粉的配比﹪—﹪;再利用空气压缩机将气压放入池内进行泥浆充分均和即可;碳酸钠纯碱化学式为Na2CO3,俗名纯碱,又称苏打、碱灰,一种重要的化工基本原料,纯碱工业的主产品;通常为白色粉末,高温下易分解,易溶于水,水溶液呈碱性;纯碱在潮湿的空气里会潮解,慢慢吸收二氧化碳和水,部分变为碳酸氢钠,所以包装要严,否则会吸潮结块,碳酸钠与水生成Na2CO3·10H2O,Na2CO3·7H2O,Na2CO3·H2O三种水合物,其中Na2CO3·10H2O最为稳定,且溶于水的溶解热非常小;多应用于照相行业,其商品名称为碳氧;Na2CO3·10H2O又称晶碱,以前,晶碱常用于家庭洗涤和洗羊毛,故又称“洗濯碱”①;过去,我国民间习惯使用既能洗衣又能发面的“块碱”,那是用纯碱加大量水搅拌制成的另加有一些小苏打NaHCO3,其含水量在50%以上;碳酸钠溶于水时呈吸热反应,在空气中易风化;Na2CO3·7H2O不稳定,仅在～36℃范围内才能从碳酸钠饱和溶液中析出;碳酸钠是弱酸强碱盐;用化学方法制出的Na2CO3比天然碱纯净,人们因此称它为“纯碱”; 纯碱的用途很广,一般都是利用它的碱性;它可用于制造玻璃,如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂；在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等均要用到它,在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱; 纯碱是一种重要的大吨位的化工原料;纯碱生产有索尔维法①,侯氏制碱法②和天然碱加工法等,所用原料因加工方法不同而异;主要原料为原盐包括海盐、池盐、矿盐及地下卤水、天然碱、石灰石、氨等;中国主要纯碱厂有大连化工公司碱厂,天津碱厂,青岛碱厂,自贡鸿鹤化工总厂,湖北省化工厂;羧甲基纤维素CMC为无毒无味的白色絮状粉末,性能稳定,易溶于水,其水溶液为中性或碱性透明粘稠液体,可溶于其它水溶性胶及树脂,不溶于乙醇等有机溶剂;CMC可作为粘合剂、增稠剂、悬浮剂、乳化剂、分散剂、稳定剂、上浆剂等;羧甲基纤维素钠CMC是纤维素醚类中产量最大的、用途最广、使用最为方便的产品,俗称为"工业味精";1、用于石油、天然气的钻探、掘井等工程①含CMC的泥浆能使井壁形成薄而坚,渗透性低的滤饼,使失水量降低;②在泥浆中加入CMC后,能使钻机得到低的初切力,使泥浆易于放出裹在里面的气体,同时把碎物很快弃于泥坑中;③钻井泥浆和其它悬浮分散体一样,具有一定的存在期,加入CMC后能使它稳定而延长存在期;④含有CMC的泥浆,很少受霉菌影响,因此,毋须维持很高的PH值,也不必使用防腐剂;⑤含CMC作钻井泥浆洗井液处理剂,可抗各种可溶性盐类的污染;⑥含CMC的泥浆,稳定性良好,即使温度在150℃以上仍能降低失水;高粘度、高取代度的CMC适用于密度较小的泥浆,低粘度高取代度的CMC适用于密度大的泥浆;选用CMC应根据泥浆种类及地区、井深等不同条件来决定;2、用于纺织、印染工业纺织行业将CMC作为剂,用于棉、丝毛、化学纤维、混纺等强物的轻纱上浆；3、用于造纸工业CMC在造纸工业中可作纸面平滑剂、;在纸浆中加入%～%的CMC 能使纸张增强抗40%～50%,抗压破裂度增加50%,揉性增大4～5倍;4、CMC加入中可作为污垢吸附剂；日用化学如工业CMC的甘油水溶液用作牙膏的胶基；医药工业用作和乳化剂；CMC水溶液增粘后用作浮游选矿等;5、用于陶瓷工业中可做毛坯的胶粘剂、可塑剂、釉药的、固色剂等;6、用于建筑,提高保水性和强度7、用于食品工业,食品工业采用高置换度CMC作冰淇淋、罐头、速煮面的增稠剂、啤酒的泡沫稳定剂等,在加工果酱、糖汁、果子露、点心、冰淇淋饮料等做为增稠剂、粘结剂或因形剂;8、制药业选用适当黏度CMC作的黏合剂、崩解剂,混悬剂的助悬剂等;延伸羧甲基纤维素CMC的高端替代产品为PAC亦是一种阴离子型纤维素醚,具有更高的取代度和取代均匀度,分子链较短,分子结构更趋稳定,因此具有更好的抗盐、抗酸、抗钙、耐高温等性能,溶解性亦增强;应用于羧甲基纤维素CMC可应用的所有行业,可提供更好的稳定性能和满足更高的工艺要求;溶解方法将CMC直接与水混合,配制成糊状胶液后,备用;在配置CMC糊胶时,先在带有搅拌装置的配料缸内加入一定量的干净的水,在开启搅拌装置的情况下,将CMC缓慢均匀地撒到配料缸内,不停搅拌,使CMC和水完全融合、CMC能够充分溶化;在溶化CMC时,之所以要均匀撒放、并不断搅拌,目的是“为了防止CMC与水相遇时,发生结团、结块、降低CMC溶解量的问题”,并提高CMC的溶解速度;搅拌的时间和CMC完全溶化的时间并不一致,是两个概念,一般来说,搅拌的时间要比CMC完全溶化所需的时间短得多,二者所需的时间视具体情况而定;确定搅拌时间的依据是：当CMC在水中均匀分散、没有明显的大的团块状物体存在时,便可以停止搅拌,让CMC和水在静置的状态下相互渗透、相互融合;确定CMC完全溶化所需时间的依据有这样几方面：1CMC和水完全粘合、二者之间不存在固－液分离现象；2混合糊胶呈均匀一致的状态,表面平整光滑；3混合糊胶色泽接近无色透明,糊胶中没有颗粒状物体;从CMC被投入到配料缸中与水混合开始,到CMC完全溶解,所需的时间在10～20小时之间;泥浆材料聚丙烯酰胺小知识介绍聚丙烯酰胺ployacrylamide,简称P A M是丙烯酰胺acrylamide,简称AM及其衍生物的均聚物共聚物的统称,是现代水溶性合成高分子聚电质中最重要的品种之一,分为非离子型N P A M、阴离子型A P A M、阳离子型C P A M和两性离子型四大类;工业上凡含有50%以上的AM单体的聚合物都统称聚丙烯酰胺;它是一种线型水溶性高分子,具有优异的水溶性、增粘性、流变性、分散性、悬浮性和絮凝作用、减阻作用等,广泛应用于化工、冶金、石油、地质、煤炭、造纸、轻纺、水处理等工业部门;在石油工业领域,聚合物驱油技术作为油田稳产的重要手段,在原油生产中起着不可替代的作用,其中P A M是聚合物驱油中常用的水溶性聚合物;作为钻井泥浆材料使用中有以下特性：1、水溶性聚丙烯酰胺的应用大部分是以水溶液的形式出现,水溶性是聚丙烯酰胺应用时首要考虑的问题,在水分子与聚合物的极性侧基之间形成氢键,聚丙烯酰胺能以各种百分比溶于水,它的溶解和其它高聚物一样,须在溶度参数与其相近的溶剂中才能溶解;2、增粘性增粘性是指聚丙烯酰胺有使别的水溶液或水分散体的表观粘度增大的作用,包括两个方面：1.聚丙烯酰胺通过自身的粘度增加了水相的粘度；2.聚丙烯酰胺和水中的分散相、水中其它高分子化合物发生相互作用,作用大大高于聚合物自身粘度所导致的增粘效果;3、流变性流变性指物质在外力作用下流动变形的特性,从表观粘度与剪切速率的关系看,在中等剪切速率条件下,聚丙烯酰胺水溶液常常表现出假塑性,即其表观粘度随着剪切速率的增大而减小；从表观粘度与时间的关系看,聚丙烯酰胺水溶液的另一个流变学特性是高触变性,即在剪切力作用下表观粘度降低,剪切作用力撤消时,随时间的延长表观粘度又逐渐恢复;4、分散性聚丙烯酰胺与其它水溶性高聚物一样都含亲水基团,它还有骨架,因而具有一定的表面活性,可以在一定程度上降低水的表面张力,有助于水对固体的润湿,此外通过聚丙烯酰胺的亲水性,使水－胶体复合体吸附在胶体颗粒上形成外壳,让其屏蔽起来免受电解质引起的絮凝作用,使分散体系保持稳定,从而起到保护胶体的作用;5、悬浮性悬浮性是指悬浮离子在外加力场作用下与介质发生相对运动时受到的阻力,聚丙烯酰胺本身或与其它物质形成的水基流体的悬浮性在石油和天然气的开采及其它行业都具有重要的意义,如钻井液携带钻屑、完井液加重、压裂液携带支撑剂;6、絮凝作用聚丙烯酰胺中的极性基团吸附于水中的固体粒子使粒子间架桥而形成大的聚集体,高分子量的聚丙烯酰胺常常被用作净化污水的絮凝剂,使用于聚合物低固相不分散泥浆体系对其流变性具有重要的意义;7、减阻作用减阻作用是指向流体中添加少量化学药剂以使流体通过固体表面的湍流摩擦阻力得以大幅度减小的现象聚丙烯酰胺的减阻作用及可能的减阻效率与聚合物的结和溶剂化能力对减阻的影响等,指出减阻效率与聚合物分子结构,聚合物分子在溶液中的形态,聚合物浓度等具有密切的关系;的摩尔比及合成反应催化剂反应物系PH值的不同又分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两大类产品,前者在无固化剂下具有热可塑性,后者则不需固化剂也具有自固化特性甚至于常温环境;酚醛树脂是被人类最早合成的一种树脂;树脂是高分子化合物,所以酚醛树脂具有高分子化合物的基本特点,即：1分子量相对分子质量大,且呈现多分散性；2分子结构有多样性,在不同条件下可分别制成线型、支链型、网状结构；3酚醛树脂处于线型、支链型结构状态,具有可溶可熔可流动的可加工性,当转变为体型三向网状结构状态,就固化定型且失去可溶可熔和可加工性；4酚醛树脂如同所有高分子化合物一样不能被加热蒸发,过高温度只能使其裂解,甚至炭化;综上可知,即使同一类型酚醛树脂产品,其性能也可多变的;没有固化形成网状结构之前的酚醛树脂,其性能是不稳定的,不能作为制品来使用,它对于酚醛树脂生产企业虽然是产品,但实际却是制造各种各样有用材料或制品的中间品;因而酚醛树脂产品的性能,必然要与其下游材料或制品的生产相适应3; 4酚醛树脂合成原理介绍根据高分子化合物合成的基本原理,只有原料的反应官能度为2时才能形成线型大分子,而若要形成支链以及体型网状结构高分子,原料的官能团必须大于2;酚醛树脂的合成原料是酚与醛;由于醛类的反应官能度为2,所以酚的官能度就起了决定性作用;酚醛树脂的合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应;即：加成反应和缩合及缩聚反应;5酚醛树脂合成酚醛树脂合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应;缩聚反应是指单体间相互反应,生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应;酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成;反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼,与甲醛基上的氧原子结合为水分子,其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂;反应的方程式可以表示为：如果采用不同的催化剂,苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚,使分子链之间发生交联,生成体型酚醛树脂,如图而体型酚醛树脂绝缘性很好,是用作电木的原料;另外,以玻璃纤维作骨架,以酚醛树脂为肌肉,组合固化制成复合材料即玻璃钢;6酚醛树脂的应用4通用酚醛树脂中的热塑性酚醛树脂Novolacs主要用于制造模塑粉,也用于制造层压塑料、铸造造型材料、清漆和胶黏剂等;通常热固性酚醛树脂Resoles主要用于制造层压塑料、浸渍成型材料、涂料、各类用途黏结剂等,少量用于模塑粉;高性能酚醛树脂除在上述领域中提升各种材料或制品的性能外,还开辟或扩大了许多新的应用领域,主要是用于钢铁及有色金属冶炼的耐火材料,用于航天工业的耐烧蚀材料,用于高速交通工具的摩擦制动材料,用于电子工业的电子封装材料,用于建筑及交通工具的耐燃保温泡沫材料等领域;以下对酚醛树脂下游材料及制品以及相关应用领域分别给以简介;粉状模塑料模塑料是由酚醛树脂粉与各种粉状填充料混配而成的一类复合材料7,经热压成型、传递成型或塑成型可制成分别适用于各工业领域的制件及生活日用品;生产粉状酚醛树脂塑料是酚醛树脂的一项主要用途;树脂大多采用固体热塑性酚醛树脂,也有少量用热固性酚醛树脂者;其性能主要随树脂类别、型号以及填料种类而异;酚醛模塑粉在受热、受压的成型过程中发生交联反应而固化,成型品尺寸稳定,机械强度高,有较高的耐热性、电绝缘性、乃化学腐蚀性,且价格较低,所以制品应用范围广,种类繁多;酚醛层压塑料酚醛层压塑料制品通常包括层压板、层压管、层压棒以及覆铜层压板;这些型材因电绝缘性优良,力学性能和耐热性能都较好,又易进行二次加工锯、钻、等机加工,所以大多用于电气及电子工业,制成绝缘板、绝缘管、电容器管、电子仪器底板等,覆铜板则专用于电子线路板印刷线路板;层压塑料的填充增强材料有大片纸、棉布、玻璃布,特殊需要时也有用碳纤维织物的;树脂则多采用液态热固性酚醛树脂;酚醛造型材料属铸造需要模型,最佳造型材料是覆膜砂;覆膜砂就是在硅砂粒表面包覆一层树脂的产物;酚醛树脂用于覆膜砂生产已有多年历史,但近年来高性能酚醛树脂的应用才封号地满足了造型的要求,所以酚醛树脂覆膜砂是最好的、也是用量最多的铸造用造型材料;用于生产覆膜砂的酚醛主要有两类,一类是固体粉末和液体,加入固化剂,加热而固化,用于壳型黏结剂和热芯盒树脂砂；另一类是液体,在加热或特殊催化条件下可室温固化,为自硬型树脂砂酚醛隔热、隔音材料酚醛泡沫塑料是近年来产量迅速上升的一类隔热、隔音材料,其特殊优点在于耐燃、燃烧少烟,烟的毒性很低,强度高,耐化学腐蚀性高,这些特点正是以往应用较多的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯泡沫塑料所欠缺的;在特别强调生产、生活安全,注重环境保护等应用条件的要求下,需要隔热或隔音的场所,酚醛泡沫塑料受到重点户大量选用成为必然;酚醛泡沫或夹层酚醛泡沫结构材料在高层建筑保温结构、文娱体育场馆装饰板、车辆厢体内壁板、化工车间及管道隔热层等领域已获得广泛应用;木制品黏结剂及其他专用型黏结剂木制品黏结剂主要用于胶木板、刨花板、纤维板和装饰板;酚醛类木制品黏结剂比另一主要竞争品的脲醛树脂木制品黏结剂有黏结强度高、耐湿性好、含甲醛较少等优点;在此领域消耗的酚醛树脂量占酚醛树脂总产量的很大份额,如2004年在我国的用量比为16%;用作木制品黏结剂的酚醛树脂有水溶性、醇溶性的热固性酚醛树脂,它们大多用氨水为催化剂合成;也有用氢氧化钡催化并经减压脱水制成的常温固化剂型酚醛树脂黏结剂用于木制品加工;此外,环氧改性酚醛树脂、聚乙烯醇改性酚醛树脂、丁腈胶改性酚醛树脂配制的黏结剂多具有一定的专用性;耐火材料结合剂耐火材料及耐火制品耐火砖、耐火容器等广泛用于金属冶炼工业、水泥工业、陶瓷工业;结合剂是生产耐火材料不可缺少的组分,它起到将耐火性物质颗粒料及粉料胶结到一起的作用,且在遭受高温后仍能起到黏结作用;酚醛树脂用作耐火材料结合剂的优点有：胶黏性好,工艺性好；高温炭化后的残碳率高,一般达55%~70%；比传统的焦油沥青类结合剂更环保；突出的高温黏结强度;为生产各种耐火制品,常需选用高性能酚醛树脂作为结合剂,性能指标颇为严格;如水分含量和游离甲醛含量通常要低于3%,甚至低于%；制造不同耐火材料要求数值的粘度范围严且窄；残碳率必须高于40%~45%等;由于金属冶炼工业,尤其钢铁工业的迅猛发展,耐火材料需求大增,导致酚醛树脂在此领域应用量逐年上升,并成为高性能酚醛树脂的最主要的市场之一;7今后发展方向1研制用于SMC、拉挤等高活性酚醛树脂,并开发SMC体系包括固化、增稠系统及反应机理；2研究玻璃纤维、碳纤维、芳纶、混杂纤维的复合技术及工艺；3高性能酚醛树脂及其复合材料如酚醛FRP的开发；4开发在建筑、交通运输、采矿等方面的应用;8发展现状及结构调整方向国内酚醛树脂的开发与应用也取得了一系列成果;北京化工大学等开发了采用纳米材料增强酚醛树脂的技术；北京化工研究院等采用液态丁腈橡胶改性酚醛树脂,当丁腈橡胶的用量仅为2%时,可使酚醛塑料的冲击强度提高1倍；武汉科学院研制出一种以钼酚醛树脂为基体的摩擦材料,具有良好的热稳定性；河北科技大学优化酚醛泡沫塑料的配方,研制的泡沫材料耐燃、烟少、不吸湿,尤其适用于石油化工管道的保温、保冷;近年来我国电子电气产业和汽车、炊具制造业对酚醛材料的需求强劲,国外一些酚醛厂商看好中国市场,纷纷进入中国独资办厂;日本松下电工在上海建立了热固性树脂厂,年产酚醛树脂3500t,已于2002年投产；日本住友化学在苏州建设的6000t酚醛树脂材料厂最近已投产;现在还有不少单位仍然在想上酚醛树脂,从市场需求来看似乎不错;但是不经济的小型装置是万万不能上了,上了也是短命的随着我国社会主义经济建设的蓬勃发展,特别是西部的开发,需要更多、更好、更实用、更经济的酚醛树脂系统产品,这也是不争的事实;要使我国酚醛树脂取得更大的发展,现在是下决心调整产品结构的时候了;那么如何调整产品结构呢笔者建议：关小保大,关低保高,发展紧缺的酚醛树脂产品,开发有利环保节能降耗的新产品,创出新用途专用牌号;只有这样酚醛树脂行业才会取得更大发展5;9结束语近年来,随着对酚醛树脂需求的不断增加,在研发上的投入不断增大,新的树脂品种、新的成型工艺、新的合成技术不断出现:各种高强、高韧、阻燃、耐热的新型高性能树脂及复合材料品种将会逐步增多:对于酚醛发泡、酚醛蜂窝、酚醛复合材料工艺制造及废物回收等的研究都取得了很大进展;我们有理由相信,酚醛树脂及其复合材料将在许多领域发挥其更大的作用.酚醛树脂这一古老的产品必将重新焕发青春褐煤树脂SPNH为磺化酚醛树脂和磺化褐煤组成的耐温抗盐的钻井液降滤失剂,与磺化单宁和磺化沥青等共同使用,是理想的高温深井泥浆体系之一;二、性能用途：褐煤树脂SPNH是在苯环单元引入磺酸基,苯环间又以碳原子相连,能够抗高温;又因为它在邻对位上引进了磺酸钠基-SO3Na,水化作用强、缔合水的键能高,因而又解决了它的水溶性,决定了它抗盐、抗钙、降低高温高压降失水量的作用;多元树脂抗高温防塌降失水剂作为深井泥浆处理剂,具有高温高压降失水好、抗盐、抗钙等良好性能,对于巩固井壁,防塌、防卡具有重要作用;建议加量1-3％;表1 理化性能钻井液性能指标项目指标外观自由流动粉末水分,％≤ＰＨ表观粘度mpas 室温≤180℃/16h老化后≤滤失量ml 室温≤180℃/16h老化后≤150℃/高温高压滤失量,ml ≤三、包装运输储存：本产品采用“三合一”袋包装,内衬聚乙烯薄膜袋,每袋净重25kg；储存于阴凉、干燥、通风处;在储运中,因其水溶性,忌散包,受潮不影响使用;抗高温抗盐降失水剂High temperature salt filtrate reducer产品名称抗高温抗盐降失水剂产品代号SEMEN TEKS 89-TR产品介绍本产品不仅解决水泥浆失水的问题,在低温环境下仍有部份缓凝作用种特殊的缓凝性对用于轻质水泥十分有效,能令其增厚数倍本产品呈现出一种延迟的胶凝强度,它许可水泥柱状物实际上将全部静压力传递到井壁；因而,生成水或气的涌入将被阻止,在延迟的胶凝期间的末期,水泥浆迅速凝固而井壁在短时间内紧紧地密封耐盐性能极佳,能在含盐量至少达到18%的水泥浆中不影响其降失水性能使用方法加量：～% BWOC包装和储运25/445KG 袋装适宜0~50℃储存,勿置于热源附近或阳光下曝晒;保质期为12个月石灰石泥浆的凝结,释放废气二氧化硫的吸收和减少二氧化硫的排放磺化酚醛树脂磺化酚醛树脂,一种阳离子交换树脂,用作硬水软化剂中文名磺化酚醛树脂外文名sulfonated phenolic resin SMP性状一般为黑色颗粒pH值10中文名称磺化酚醛树脂SMP；泥浆处理剂SMP1英文名称sulfonated phenolic resin SMP性状一般为黑色颗粒;溶解情况可溶于10微升/升盐水;水不溶物<3%;水含量<7%;用途一种阳离子交换树脂;具有良好的机械强度,并能耐烯酸;用作硬水软化剂等;是水溶性树脂,能耐高温、降失水,同时有防塌、控制粘度的作用,抗盐性能也好;用作油田钻井泥浆的降失水剂;制备或来源一般先将酚磺化,随后与甲醛缩聚而成;由苯酚、甲醛与亚硫酸氢钠进行缩合和磺化,再与水进行树脂化和络合反应制得;其他粘度80℃,涂-4杯〉80秒,固体含量〉45%,pH值10一般为黑色颗粒;溶解情况可溶于10微升/升盐水;水不溶物<3%;水含量<7%;用途。
钻井液性能评价测试及设计
钻井液性能评价测试及设计 指导书
郑秀华主编
中国地质大学（北京） 2005 年 03 月编制
第 1 页 共 48 页
前
言
《钻井液性能评价测试及设计指导书》 主要是为勘查技术与工程专业和相关专业四年制 本科生编写的实践用教材，配合《Principles of Drilling Fluids》教材，为《钻井液工 艺原理》课程提供实验和钻井液设计指导。本教材也可作为相关的现场技术人员，尤其是岩 心钻探技术人员、管理人员的参考书。 目前，大学本科教学正在向素质教育转变，本教材理论联系实际，有助于学生掌握知识 和应用知识。本教材有四部分组成：第一部分介绍钻井液基本性能及其测试方法，第二部分 钻井液用膨润土性能评价，第三部分钻井液碱处理及钙、盐污染及处理，第四部分钻井液添 加剂及钻井液体系评价。 本教材从钻井液基本性能出发，针对岩心钻探向深部发展，钻遇地层更加复杂，对钻井 液性能要求更高等问题， 结合近年来的钻井液研究成果， 借鉴油气开发的一些先进钻井液技 术，进行岩心钻探技术钻井液设计，为学生提供实践经验，同时为岩心钻探提供一些成功的 钻井液技术。 钻井液基本性能包括：钻井液密度、钻井液流变性能、钻井液失水造壁性、钻井液固相 含量、钻井液含砂量、钻井液的润滑性。 膨润土性能评价包括：钻井液中膨润土含量、泥浆用膨润土品质评价。 钻井液处理包括：泥浆碱处理，钙、盐侵污染和处理 钻井液添加剂及钻井液体系评价包括:水解聚丙烯酰胺的性能应用、钻井液的抑制性评 价以及各种添加剂在相应体系中作用原理的分析与评价。 本教材第一部分由郑秀华与杨浩编写， 第二部分由郑秀华与李国民编写。 全书由郑秀华 负责统稿。在编写过程中，得到刘选朋、陈立敏、詹美萍、张天笑、刘翠娜等研究生的大力 支持和帮助，在此向他们及其他未提及的研究生们表示衷心的感谢。 限于编者的水平，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
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PAM -CMC 聚合物泥浆钻进永庆第三纪地层的应用
薛永久
(黑龙江省煤田地质一○八勘探队,黑龙江鸡西158100)
摘 要:鸡西煤田永庆第三纪属于水敏性地层,钻进中,井壁遇水极易水化膨胀,产生井壁失稳。
导致井壁坍塌、卡
钻、缩径等孔内事故。
关键词:水敏性地层;井壁失稳;钻井液;配制中图分类号:T D163 文献标识码:B 文章编号:1008-8725(2004)07-0088-01
0 前言
据资料统计,永庆勘探区从1986～1990年竣工钻孔138个,平均井深736m ,从物探测井井径数据显示,采用<100mm 钻头,钻进最大孔径为480mm ,最小孔径为190mm ,扩径率严重,而且孔内事故频繁。
针对地层带来的诸多不利因素,在钻井类型选择上采用了以PAM 作选择性絮凝剂,C MC 为降失水剂聚合物泥浆体系,并取得了较好的生产效果,孔内事故率逐年下降,井径最大不超过150mm 。
1 地层概况
本区位于鸡西煤田边缘部位,老第三纪断陷盆地中,地
层层序上第四系覆盖松散残积层,上三系松散砂岩、泥岩、硅藻岩、火山角砾岩、下三系半胶结砂岩、页岩等,厚度600m ,700m 以下有4～5条破碎带、破碎成小块。
2 钻井液的配制调试
通过室内试验,粘土选用阜新粘土粉造浆率10m 3/t ,PAM 选择水解度为30%,分子量300～500万,并与C MC 复配使用,在不同聚合物溶液中性能试验对比,优选最佳配方。
(1)配制:在配制基浆前,粘土粉要经过预水化处理,加
入纯碱012%。
C MC 降失水。
土粉80kg +PAM30×10-6
,性
能达到:密度1105g Πcm 3
,粘度20S ,失水量10～15m L Π30min 。
调试:一般在下钻开始、钻进中调制,处理剂的加入必须按循环周期均匀加入,维护钻井液体的稳定和流变性。
(2)稀释:泥浆密度增大,切力上升,钻屑不易清除和净化,加清水处理,同时添加土粉和处理剂,保持泥浆的聚结稳定性。
(3)不同层段冲洗液性能指标。
根据岩石特性分层段制定不同性能指标,一般正常地层钻进,用低密度、低粘度、低切力即可顺利钻井,特殊地层,坍塌、破碎、膨胀地层,增大泥浆密度,降低失水,防止井壁坍塌。
(4)钻井液维护:①对于造浆用的粘土、水,必须符合技术要求;②加强循环系统的除砂净化,配制振动筛和除砂器;③测井前,提前调制钻井液性能,保证测井顺利。
3 生产效果
通过永庆勘探区生产实践,采用PAM -C MC 聚合物泥浆体系,钻进第三纪地层,不仅提高钻速,降低了事故,而且起到了润滑减阻、护壁防塌的效能。
由于PAM 高聚物质分子链上的吸附基与井壁泥页岩之间形成多点吸附,从而抑制了泥页岩水化、分散、膨胀,有效地防止了粘卡,孔内事故逐年降低,提高了生产效率,降低了钻探成本,保证了钻井质量。
表1 1987～1989年经济技术指标对比
年份
孔内事故率Π%钻进月效率Πm 小时进尺Πm ・h -1
煤芯采取率Π%特甲乙级孔率Π%19871917331114684139519881014448115285191001989510496116589100
4 几点认识
(1)控制固相含量和泥浆密度:①三纪层严重造浆,钻进中钻屑重复破碎,密度和切力上升,用重力沉除岩粉的方法较困难,采用除泥除砂设备效果好;②PAM -C MC 在泥浆中的浓度含量稍大些,可充分沉除钻屑,达到较好的絮凝效果。
(2)PH 值对泥页岩水化膨胀分散的影响。
当PH <9时,水化影响不大;当PH 值>9时,水化膨胀加剧,促使其坍塌。
(3)钻进三纪层,需进一步对护壁作用机理进行研究,要从矿物组成、结构及其化学机械作用等方面进行分析。
由于水敏程度不一,必须向抑制剂方面发展,强化井壁的稳定。
广泛用于冶金、造纸、橡胶、轻工、电子、陶瓷、环保、农业、医药、食品等工业部门,具有广阔的国内外市场前景和较好的社会效益,国家经贸委曾多次下文要求搞好资源的综合利用,并提出一些相应的优惠政策。
高岭土的深加工被列为国家“十五”规划的高新技术产业,是国家经贸委今后开发非金属矿资源战略布局的重要组成部分。
同时,矿区有资源、能源和电力等优势。
因此,综合利用矿区高岭土资源是十分必要的。
5 结论
皖北矿区某高岭土矿床,为产于下二叠统下石盒子组煤层下部的硬质高岭土,层位稳定,矿石质量较好,矿石储量丰富,系煤层伴生矿床,属“焦宝石”型煤系高岭土、矿床应用市场前景广阔。
开发煤系高岭土、优化配置资源、提高社会资源的使用效率、调整煤矿的产业结构、盘活资产、安置现有人员,对衰老矿井的产业结构调整,具有重大的开发利用价值。
R esearch of K aoling mineral bed characteristics HUANG He
1,2
(11Chemical Engineering School ,China University of Mining and T echnology ,Xuzhou 221008,China ;21Anhui Xuena N onmetal Materials C o
Ltd ,X iao C ounty 235292,China )
Abstract :S ome K aolin mineral bed in north Anhui is K aolin hard quality ground produced at the permian system stone box group coal layer bottom ,the layer position is stable 1The quantity of mineral stone is better and rich is starage 1Its mineral bed ,belongs to hard quality K aolin ground of “charred precious stone ”coal system 1Analyzing on the internal and external factors of the mineral bed ,have important development and use value 1
K ey w ords :hard K aolin g ound ;coal K aolin g ound ;mineral bed
收稿日期:2004-03-30;修订日期:2004-05-03
作者简介:薛永久(1960-),男,工程师,现任黑龙江省煤田地质一○八勘探队队长。
第23卷第7期2004年7月 煤 炭 技 术C oal T echnology
V ol 123,N o 17
Jul
,2004
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