有机盐钻井液技术

由表 1 可知 Weigh2 、 Weigh3 饱和溶液的 a 水 值极小。因此 在有机盐钻井液中， 井壁、 钻屑、 粘土颗粒的水化应力 τ 水化 比在其它钻井液中小得多，其结果是在有机盐钻井液
中，井壁稳定、钻屑、粘土不分散、不膨胀。另外由于钻井
液中水的活度远比岩石中水的活度小得多，岩石中的水将渗 流入钻井液，钻井液中的水不会渗流入岩石，这有利于井壁 稳定及钻屑、粘土的不分散。
溶解度可达150克 /100 克水。其水溶液密度较高，最高可 达 1.55g/cm3, 用这类加重剂可配成密度高达 1.55g/cm3 的 无固相钻井液及密度为2.50 g/cm3以上的低固相超高密度 钻井液。
有机盐加重剂溶于水后形成的较高密度溶液，为无固 相、低固相、高密度且具有优良流变性钻井液的配制打
浆 4 ： H2O ＋ 0.3%Na2CO3 ＋ 1.2%Redu1 ＋ 0.1%XC ＋
2 、有机盐溶液中电离出的大量的阳离子 K+ 、 NH4+ 、
[NHxR4-x] +（x=1~ 4）可通过静电引力吸附进入粘土晶格（尤 其是蒙脱石晶格中），抑制粘土表面水化及渗透水化膨胀； 3 、有机盐阴、阳离子对粘土颗粒的吸附扩散双电层具 有较强的压缩作用，从而较强地抑制粘土分散; 4 、由于有机盐钻井液中含有较高浓度的电解质，使得 侵入其中的盐、钙物质难于溶解，其抗盐钙污染能力很强。
而韧的泥饼， NFA-25 中油溶组份可在一定的压力、温度 作用下发生塑性形变，进入地层微 裂缝，起到封堵、防塌作用。
四、有机盐钻井液性能室内试验
(一)有机盐钻井液的基本性能
浆1：H2O ＋ 0.3%Na2CO3 ＋ 2%Redu1 ＋ 3%NFA-25 ＋
25%Weigh2 ＋ 4%Visco1 浆 2 ： H2O ＋ 0.3%Na2CO3 ＋ 0.1%XC ＋ 1%Redu1 ＋ 1%NPAN ＋ 50%Weigh2 ＋ 75%Weigh3 ＋ 2%NFA-25 ＋ 4%Visco1 浆 3 ： H2O ＋ 0.3%Na2CO3 ＋ 0.1%XC ＋ 1%Redu1 ＋ 1.5%NPAN ＋ 150%Weigh3 ＋2%NFA-25 ＋ 4%Visco1
有机盐钻井液技术
一、基本概念
有机盐即有机酸盐，也就是有机酸根阴离子与金属阳
离子、其它类型的阳离子所形成的盐。 本文所说的有机盐，
是带杂原子取代基的有机酸根阴离子与一价金属离子（钾 离子、钠离子、铵离子、叔铵离子、季铵离子等）所形成 的盐。 有机盐钻井液由有机盐水溶性加重剂 Weigh2、Weigh3，
中可形成空间网状结构，改善有机盐溶液的悬浮能力。
(二)有机盐钻井液的抑制性
1、井壁、钻屑、粘土颗粒在有机盐钻井液中浸泡时 的水化应力为：
τ水化= 4.61T ln（a水/a岩）
T为绝对温度，a水为钻井液中水的活度，a岩为岩石 （钻屑、井壁、粘土颗粒）的活度。 由上式可见a水越小，τ水化越小。试验测定不同种类 盐（或处理剂）的饱和溶液中的a水值见表1。
下 了 良 好 的 基 础 。 在 该 体 系 中 使 用 提 切 剂 Visco1 、
ViscoBiblioteka Baidu来调整流变性。
Visco1 在水中溶解后可形成空间网状结构，提高钻
井液的悬浮携砂能力。 Visco1 溶于水后所成胶体颗粒不 带电，因此其在高浓度有机盐溶液中仍能保持较高切力 。 Visco2 为抗盐聚合物的微交联产品，在有机盐溶液
以上高温的原因。有机盐钻井液中，情况就迥然不同。两种 水溶性加重剂皆含有大量的有机酸根XmRn(COO)lq-阴离子，
该阴离子含有较多的还原性基团，可除掉钻井液中的溶解氧， 使得在常规水中可降解的处理剂不发生降解反应，有效地保 护了各种处理剂，使其可在超高温度（200℃）下稳定发挥 作用。 有机盐钻井液处理剂中，有机酸根阴离子只有少量用于
(三)有机盐钻井液的抗温性能
钻井液的抗温性能是由其处理剂的抗温能力决定的。有 机盐钻井液在抗温方面有其独特的优点。钻井液处理剂的高 温失效主要是由于处理剂在高温下降解所致。该降解反应主 要是有机处理剂分子链在高温下氧化断链。在常规水基钻井 液中，水中溶解氧在高温下活性异常高，氧化能力较强，可
使有机处理剂氧化降解。这就是大多数处 理剂难以抗 180℃
降滤失剂 Redu1 、 Redu2 、提切剂 Visco1 、 Visco2 、无荧光
仿沥青 NFA-25 、包被剂 IND10配制而成。其中， IND10是 专门用于配制低浓度有机盐 (<15%)钻井液的处理剂。
提切剂Visco1是硅酸盐矿物的改性产品。
提切剂 Visco2 是含磺酸基的聚合物经微交联合成的高 分子化合物。 降滤失剂 Redu1 是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单 体与纤维素等接枝共聚而成的中小分子量聚合物。 降滤失剂 Redu2 是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单 体共聚而成的中小分子量聚合物。
除去溶解氧，其它在高温下分子结构不发生任何变化，就是
用于除去溶解氧的这极小量的有机酸根，也变成分子量稍小 的有机酸根，对钻井液性能无影响。 有机盐钻井液中，其它处理剂的抗温能力可分别达到 140～200℃。
(四)有机盐钻井液的滤失造壁性 有机盐钻井液体系中的降滤失剂 Redu1 、无荧光仿沥
青 NFA-25 可有效降低滤失量、改善泥饼质量，可形成薄
包被剂 IND10 是乙烯基单体、含磺酸基的乙烯基单体
共聚而成的较高分子量的聚合物。
二、有机盐钻井液的作用机理
(一)有机盐钻井液的流变性 有机盐水溶性加重剂的有机酸根阴离子与单价阳离 子亲水性 强 ，在水中电离倾向大 ，具有超高溶解度，
Weigh2 在水中溶解度可达 95 克 /100 克水， Weigh3 在水中
表1
溶液 a水值 纯水 1
不同种类盐的饱和溶液中的a水值
饱和 饱和 饱和 饱和 饱和 饱和 饱和KCl 20%甘油 1%FA367 NaCl CaCl 2 溶 Weigh2 Weigh3 甲酸钠 甲酸钾 溶液 溶液 溶液 溶液 液 溶液 溶液 溶液 溶液 0.8 0.7 0.35 0.9 0.85 0.3 0.2 0.15 0.09