钻井液完井液处理剂 大全 第一卷

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粘土矿物的晶体构造分类
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几种主要粘土矿物的化学组成
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Kaolinite (高岭石)
A TWO-LAYER CLAY (一种两层粘土矿物)
– Generally non-expandable (一般不膨胀)
– Contributes to migration of fines (引起微粒运移)
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Illite Clay（伊利石粘土）
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Chlorite（绿泥石）
A FOUR-LAYER CLAY（一种4层的粘土矿物）
– Magnesium hydroxide between the montmorillonitetype unit layers [在蒙脱石晶层中含Mg(OH)2 ]
➢ 无机盐对膨润土的水化分散具有一定的抑制作用，因此膨润土在淡水 和盐水中的造浆率不同，盐水造浆率一般要低一些。将膨润土先在淡 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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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膨润土在钻井液中的作用
（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。
（13）泡沫剂（Foaming Agent）；
（14）絮凝剂（Flocculant）；
（15）解卡剂（Pipe-Freeing Agent）；
（16）其它类（Others）等。
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钻井液处理剂的分类
➢ 在配制和使用钻井液时，并不要求同时使用这 16类处理剂。
➢ 某些处理剂在钻井液中同时具有几种作用。例 如，有的降失水剂同时兼有增粘或降粘作用， 絮凝剂同时兼有增粘剂作用等。
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蒙脱石的两种基本构造单元
1.硅氧四面体
硅氧四面体中有一个硅原 子与四个氧原子，硅原子在四 面体的中心，氧原子（或氢氧 原子团）在四面体的顶点，硅 原子与各氧原子之间的距离相 等。
2.铝氧八面体
铝氧八面体的六个顶点为 氢氧原子团，铝、铁或镁原子 居于八面体中央。
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蒙脱石晶体构造示意图
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粘土的阳离子交换容量
➢ 在pH值为7条件下，粘土所能交换的阳离子总量；
➢ 阳离子交换容量以100克粘土所能交换下来的阳 离子毫克当量来表示，符号为CEC（Cation Exchange Capacity）。
➢ 膨润土（坂土）是水基钻井液的重要配浆材料。有的文献将膨润土定 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。
➢ 一般要求1吨膨润土至少能够配制出粘度为15 mPa·s的钻井液 16 m3。 钠膨润土的造浆率一般较高，而钙膨润土则需要通过加入纯碱使之转 化为钠膨润土后方可使用。
➢ 目前我国将配制钻井液所用的膨润土分为三个等级：一级为符合API 标准的钠膨润土；二级为改性土，经过改性符合 OCMA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。
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Kaolinite Clay (高岭石粘土)
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Smectite（蒙脱石）
A THREE-LAYER CLAY（一种三层粘土矿物）
– Great hydrating capability in fresh water
（在淡水中有很强水化能力）
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Smectite Clay （蒙皂石）
– Damages formation by precipitation of iron if acidizing [酸化时生成Fe(OH)3]
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粘土的阳离子交换容量
➢ 粘土一般都带负电荷。
➢ 为了保持电中性，粘土必然从分散介质中吸附等 电量的阳离子。
➢ 这些被粘土吸附的阳离子，可以被分散介质中的 其它阳离子所交换，因此，称为粘土的交换性阳 离子。
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Illite（伊利石）
A THREE-LAYER CLAY（一种三层粘土矿物）
– Compensated with K+ ion （K+作为补偿离子） – Non-swelling characteristic contributes to
migration of fines（非膨胀性，易发生微粒运 移）
第一类分类方法（按组成）：
➢ 通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面 活性剂四大类。
➢ 无机处理剂可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸 盐、硅酸盐和重铬酸盐和混层金属氢氧化物（正电胶类） 等。
➢ 有机处理剂分为天然产品、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、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
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钻井液处理剂的分类
第二类分类方法（按功用）：
我国钻井液标准化委员会将配浆材料和处理剂共分为以下16类：
（1）降滤失剂（Filtration Reducer）；
（2）增粘剂（Viscosifier）；
（3）乳化剂（Emulsifier）使油水乳化产生乳状液；
（4）页岩抑制剂（Shale Inhibitor）；
（5）堵漏剂（Lost circulation materials）；
（6）降粘剂（Thinner）；
（7）缓蚀剂（Corrosion Inhibitor）；
（8）粘土类（Clay）；（9）润滑剂；
（10）加重剂（Weighting Agent）；
（11）杀菌剂（Bactericide）；
（12）消泡剂（Defoamer）；
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国外处理剂的分类情况
国外处理剂的分类情况与我国基本相同。据 《世界石油》（Oil World）钻井、完井和修井 液指南，国外钻井液处理剂分类统计结果（见下 表）可以看出，化学处理剂的商品名称数近3000 种，而实际种类只有100多种。
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国外处理剂的分类情况
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第一节 钻井液配浆原材料
配浆材料与处理剂
➢ 钻井液配浆原材料是指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。
➢ 处理剂是用于改善和稳定钻井液性能而加入的化 学添加剂。
➢ 处理剂是钻井液的核心组分，很少的加量就会对 钻井液性能产生很大影响。
➢ 配浆原材料与处理剂之间无严格的界限。
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钻井液处理剂的分类