钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述

钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述

一处理剂类型和作用

1、人工钠土

我国钙搬土资源非常丰富，我们的科研人员研制成人工钠搬土，建立了生产车间生产流水线，将钙搬土加工活化变成完全符合标准的钠搬土，其性能已能赶上美国商品土的指标，如表l所示。现在已经投产可以大量供应商品土，价格比国际市场价格低廉。比用钙土粉在现场改性价格便宜而性能优越。如表2所示：

表1

国家粘度计读数

R600 动塑比

YP／PV

API失水

FL

API规范>30 <3 <13.5 MIL GEL(美) 53.4 1.64 12.4 MAGCO GEL(美) 118.6 3.6 12.6 KONIGE一3V(日) 59 1.8 12.3 中国NaViL 50 1.7 9.5

(注：动塑比及失水为更重要的指标)

表2

产地

搬土类型粘度计读数

R600

视粘度

AV

动塑比

YP／PV

失水量

FL

山东钙土加碱23.6 11.8 1.36 15.4 高阳人工钠±30.6 15.3 2.36 10 山东钙±加碱 20.6 10.3 1.38 18 付马营人工钠土5O 25 1.70 9.5

我国还有极为丰富的海泡土及凹凸棒土资源，经加工其成品质量已达到标准。这两种土可用于高温地热井，盐类地层钻井及海上钻井。

2，润滑剂：

金刚石钻进使用的润滑剂，除使用传统的皂化溶解油，太古油外，还有癸脂酸钠，松香酸钠等，如：RY特效润滑剂，是当前使用较理想的金刚石钻探润滑剂，属于阴离子表面活性剂。

3、聚丙烯酸盐类处理剂：

不分散低固相泥浆中采用的一种双作用的泥浆处理剂～选择性絮凝剂：对无用固相絮凝，而对有用固相增效。理想的选择性絮凝是不易达到的。但是我们选用聚丙烯酸盐类处理剂，在钻探实践中收到良好的技术经济效益。具有流变性好、防塌，润滑性好等优点。其中：

部分水解聚丙烯酰胺（PHP）：本产品为白色或淡黄色粉末，水溶性好，能抑制泥页岩的水化作用和提高钻井液的粘度，是钻井液用强力包被剂。

水解聚丙烯腈胺盐(NH4-HPAN)：是一种钻井液用降滤失剂；含有-COOH、-COONH4、-CONH2、-CN等基团，分子量在10000～50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流变性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力；由于NH4在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果聚丙烯晴钠盐(HPAN)：优良的降失水剂，能大幅度低失水而粘度效应很小，反絮凝作用小，能与PHP配合使用，抗盐、抗钙能力强，可作用海水，饱和盐水泥浆的降失水剂、且热稳定性好，可作高温降失水剂，

聚丙烯晴钙盐（CPAN）：为腈基、酰胺基、羧钙基、羧钠基等共聚物。主要用于不分散低固相聚合物钻井液的降滤失剂，并能改善泥饼质量，抗温、抗钙、盐污染及改善流型等作用。

磺化聚丙烯酰胺（SPAM）为磺化体，具有耐温、降失水、减阻作用，降摩擦效果良好。广泛用作煤田、油田钻井的降失水剂和油田防塌剂。在现场应用中可解决其它泥浆类型未能解决的坍塌、掉块及局部黄铁矿高离子污染的问题

4、纤维素类

羧甲基纤维素钠(CMC)：有高粘、中粘，低粘不同品种。高粘CMC主要用于增粘，而中粘、低粘CMC用于降失水。

现在已有速溶产品。在调整一种泥浆性能时，常希望另一性能不发生变化。如调整失水量时，粘度不变化或变化很小，低粘CMC处理失水，可使粘度不致增大

5，腐植酸盐

腐植酸钾（KHm）：为有效的防塌剂。用于防止泥页岩的水化、坍塌。具有防塌，降失水。和稀释作用。KHm在泥浆中提供K＋可将泥页岩中蒙脱石晶层内的Na＋置换下来，形成伊利石结构，抑制泥页岩的水化膨胀。在泥浆中，KHm高分子化合物吸附在±搬士表面，形成溶剂化层，降低泥浆的失水量。失水量减小能降低泥页岩的水化；KHm降失水，同时使泥浆稀释，使静切力降低，这和CMC不同，CMC降失水的同时，使粘度有不同程度的增大。KHm与PHP 配合使用，防塌效果提高。现在已经生产有KP共聚物，具有防塌、润滑，抗Ca、Mg污染、稀释(粘度可控制)等优点，尤其适宜于金刚石绳索取心钻探。

6，磺化沥青

磺化沥青（DLSAS）：为井壁稳定剂。用于泥页岩等水敏性地层，能有效地稳定井壁。具有降失水，防塌、润滑、防卡多种功能。尤其在深井，较高温度下降失水效果更好。DLSAS还可作润滑剂使用，润滑系数较低，尤其能降低泥饼粘附系效。防止压差吸附卡钻

7.生物聚合物

生物聚合物（XC）：是流变性调节剂，增粘剂和降失水剂等，是多用途的泥处理剂。在现有处理剂中，它的剪切稀释能力最好，能有效地改善流型、抗盐、抗钙能力很强，同时无毒，对环境无污染。对水文地质及水井钻进，岩盐，盐湖钻进等较为有利。

8、木质素类

铁铬木素磺酸盐（FCLS）：是性能优良的稀释剂，具有反絮凝和抑制页岩钻屑分散的功能，目前还是陆上钻探用的重要处理剂，在钙处理泥浆、盐水泥球中是不可少的添加剂。

9、护壁堵漏类

803堵漏剂：对孔隙及微裂漏失，堵漏速度快，效果好。具有较好的随钻堵漏效果。

广谱护壁剂（GSP）：可在适度增粘的条件下，显著降低失水量，抑制井壁膨胀缩径，具有良好的吸附充填加固井壁的功能，可降低扭矩，防止粘附卡钻；

二、钻井液类型

1、坚硬稳定地层

采用润滑冲洗液。即在清水中加入润滑剂。常用皂化油、松香酸钠、癸脂酸钠等

2、硬、脆、碎不稳定地层

选用低固相、低粘度、低失水的PHP泥浆、泥浆中采用优质搬土加润滑剂，聚丙烯酸钠（HPA）或聚丙烯晴钠盐（HPAN）作降失剂，再加PHP作选释性絮凝剂。PHP的加量为lOO～300PPM，配制的泥浆比重为1.02、～1.03，不超过1.06

3、厚复盖层及泥岩地层

地层具有水敏性，孔壁易水化膨胀，钻屑自然造浆使泥浆增稠。应选用抑制性泥浆，采用腐植酸钾、磺化沥青等处理剂，能抑制泥岩水化膨胀。还可选用钙处理泥浆，如石灰泥浆或聚丙烯酸钙（CPA）、丙烯晴钠盐（CPAN）泥浆。

防止泥浆增稠，可选用稀释剂如腐植酸盐、铁铬盐或无铬木质素。腐植酸钾加最在O.5～1.5%，磺化沥青的加量一般为1.5～2%。

4、破碎带、矿化带、蚀变带等不稳定地层

泥浆必须低固相、低粘度、低失水量。选用钠搬土配浆、减少固相含量，选用PHp用作选释性絮凝剂、聚丙烯晴钠盐(HPAN)用于降失水和增效。磺化聚丙烯酰胺（SPAM）抗污染低粘CMC处理失水，同时选用能稀释而不增粘的处理剂，如腐殖酸钾（KHm），KP共聚物等。并采取泥浆净化措施。

5、水文地质钻探及水井钻进

选用优质土而不能用劣质土，处理剂可选用生物聚合物XC，剪切稀释能力强、增粘快、有利于携带岩粉、本身无毒，不影响水质。

三、煤系水敏性地层经验钻井液配方

1、地层特点