第六章 钻井液配浆原材料110919讲解
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钻钻井井液液工工艺艺原原理理电电子子教教案案—第六第章二章
钻井液配浆材料 与处理剂
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钻井液工艺原理电子教案—第六章
• 本章要点： • 1、钻井液配浆原材料与常见处理剂有哪些； • 2、钻井液加重剂的用量计算； • 3、钻井液常用处理剂作用机理
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钻第井三液节第工三艺粘节原土理的电水子化有教膨机案胀处作理用剂第二章
1、单宁类 单宁酸钠、磺甲基单宁
钻第井三液节第工三艺粘节原土理的电水子化有教膨机案胀处作理用剂第二章
稀释机理
单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键 边缘的Al3+处，拆散结构；而剩余的-ONa和-COONa均为水化基团，它们 又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使粘土颗粒端面处的双电 层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端—面和 端—端连接而形成的网架结构，使粘度和切力下降。
最终体积无限制，需加入重晶石133.8吨。最终体积为200 m3，需加入 重晶石110吨，放掉钻井液36方。
第钻一井液节工艺配原浆理原电材子料教案 第二章
三、配浆水和油
在水基钻井液中，水是分散介质，大多数处理剂均通过溶解于水而发 挥作用；在泡沫钻井液中水也是作为连续相，空气在起泡剂和稳泡剂的 作用下分散在水中；在油包水乳化钻井液中，水是分散相，往往水中又 含有一定量的无机盐，如氯化钠和氯化钙等；在雾流体中，是作为分散 相，成小颗粒状分散于气中。
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前言
随着钻井液体系的不断更新，配浆原材料和处理剂的品种也在不断地 增加，处理剂的性能、质量和技术水平实际上代表了钻井液工艺技术的发 展水平。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。为了使用和研究方便，有必 要将它们进行分类。目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。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。其中无机处理剂又可分为氯化物、 硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧 化物(即正电胶)类等。有机处理剂通常可分为天然产品、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。
1．离子交换吸附 2．调控钻井液的pH值
3．沉淀作用
4．络合作用
5．与有机处理剂生成可溶性盐
6．抑制溶解的作用
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钻第井三液节第工三艺粘节原土理的电水子化有教膨机案胀处作理用剂第二章
一、降粘剂
降粘剂又称为解絮凝剂和稀释剂。钻井液降粘剂的种类很多。根 据其作用机理的不同，可分为两种类型，即分散型稀释剂和聚合物型 稀释剂。在分散型稀释剂中主要有丹宁类和木质素磺酸盐类，聚合物 型稀释剂主要包括共聚型聚合物降粘剂和低分子聚合物降粘剂等。
二、加重材料
1．常用的钻井液加重材料 (1)重晶石粉 (2)石灰石粉(Limestone) (3)铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉(Ilmenite) (4)方铅矿粉(Galena)
2．加重材料用量的计算 以重晶石为例，对于某一给定的钻井液体系，确定加重材料用量的方
法。加重前、后的体积关系可用下式表示：
V2
V1
B B
1 2
求出V2后，重晶石用量可由下式求得： mB=(V2-V1) ρ B
（1）
然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分
钻井液，或者希望在加重之前先排掉一部分不加重钻井液，这样就
不会造成加重剂的浪费，这种情况下，首先根据加重后可以容纳的
体积V2，用下式求出应保留的原浆的体积：
第钻一井液节工艺钻原井理电液子配教浆案原材料第二章
一、粘土类 膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：
(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。
第钻一井液节工艺钻原井理电液子配教浆案原材料第二章
V2
V1
VB
V1
源自文库
mB
B
式中，V1、V2、VB：分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶石
的体积，mB，ρ B为重晶石的质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、
后的质量关系
2V2 1V1 mB
其中：ρ l和ρ 2分别为加重前、后的钻井液密度。
由式(2)，mB＝ρ 2V2-ρ lVl，将其代人式(1)可得到V2的计算
V1
V2
B B
2 1
（2）
然后仍用式(1)求出重晶石的用量。
如：用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加 重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过 度增稠，试求：
⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？
实践证明，钻井液性能与配浆水的性质密切相关。多数情况下，为节 约成本，都是就地取材，但是地区不同水质相差很大，水中的各种杂质、 无机盐类、细菌和气体等对钻井液的性能有很大影响。
第二节 无机处理剂
一、常用的无机处理剂
1．纯碱
2．烧碱
3．石灰 4、石膏 5. 氯化钙 6．氯化钠
石灰
分类： 石膏
Ca2+
前言
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。 我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具 体情况，将钻井液配浆材料和 处理剂共分为以下16类，即(1)降滤 失剂；(2)增粘剂；(3)乳化剂，使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑 制剂 ；(5)堵漏剂；(6)降粘剂；(7)缓蚀剂；(8)粘土类；(9)润滑剂； (10)加重剂；(11)杀菌剂；(12)消泡剂；(13)泡沫剂；(14)絮凝剂； (15)解卡剂；(16)其它类等。
CaCl2
7．氯化钾
8．硅酸钠
9．混合金属层状氢氧化物
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钻第井三第液节二工艺粘节原土理的电水无子化机教膨处案胀理作剂用第二章
二、无机处理剂在钻井液中的作用机理 无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类，其中多数可提供阳离子和阴
离子，也有一些与水形成胶体或生成络合物。它们在钻井液中的作用机理可 归纳为以下方面：
钻井液配浆材料 与处理剂
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钻井液工艺原理电子教案—第六章
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钻第井三液节第工三艺粘节原土理的电水子化有教膨机案胀处作理用剂第二章
1、单宁类 单宁酸钠、磺甲基单宁
钻第井三液节第工三艺粘节原土理的电水子化有教膨机案胀处作理用剂第二章
稀释机理
单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键 边缘的Al3+处，拆散结构；而剩余的-ONa和-COONa均为水化基团，它们 又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使粘土颗粒端面处的双电 层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端—面和 端—端连接而形成的网架结构，使粘度和切力下降。
最终体积无限制，需加入重晶石133.8吨。最终体积为200 m3，需加入 重晶石110吨，放掉钻井液36方。
第钻一井液节工艺配原浆理原电材子料教案 第二章
三、配浆水和油
在水基钻井液中，水是分散介质，大多数处理剂均通过溶解于水而发 挥作用；在泡沫钻井液中水也是作为连续相，空气在起泡剂和稳泡剂的 作用下分散在水中；在油包水乳化钻井液中，水是分散相，往往水中又 含有一定量的无机盐，如氯化钠和氯化钙等；在雾流体中，是作为分散 相，成小颗粒状分散于气中。
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前言
随着钻井液体系的不断更新，配浆原材料和处理剂的品种也在不断地 增加，处理剂的性能、质量和技术水平实际上代表了钻井液工艺技术的发 展水平。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。为了使用和研究方便，有必 要将它们进行分类。目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。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。其中无机处理剂又可分为氯化物、 硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧 化物(即正电胶)类等。有机处理剂通常可分为天然产品、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。
1．离子交换吸附 2．调控钻井液的pH值
3．沉淀作用
4．络合作用
5．与有机处理剂生成可溶性盐
6．抑制溶解的作用
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一、降粘剂
降粘剂又称为解絮凝剂和稀释剂。钻井液降粘剂的种类很多。根 据其作用机理的不同，可分为两种类型，即分散型稀释剂和聚合物型 稀释剂。在分散型稀释剂中主要有丹宁类和木质素磺酸盐类，聚合物 型稀释剂主要包括共聚型聚合物降粘剂和低分子聚合物降粘剂等。
二、加重材料
1．常用的钻井液加重材料 (1)重晶石粉 (2)石灰石粉(Limestone) (3)铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉(Ilmenite) (4)方铅矿粉(Galena)
2．加重材料用量的计算 以重晶石为例，对于某一给定的钻井液体系，确定加重材料用量的方
法。加重前、后的体积关系可用下式表示：
V2
V1
B B
1 2
求出V2后，重晶石用量可由下式求得： mB=(V2-V1) ρ B
（1）
然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分
钻井液，或者希望在加重之前先排掉一部分不加重钻井液，这样就
不会造成加重剂的浪费，这种情况下，首先根据加重后可以容纳的
体积V2，用下式求出应保留的原浆的体积：
第钻一井液节工艺钻原井理电液子配教浆案原材料第二章
一、粘土类 膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：
(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。
第钻一井液节工艺钻原井理电液子配教浆案原材料第二章
V2
V1
VB
V1
源自文库
mB
B
式中，V1、V2、VB：分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶石
的体积，mB，ρ B为重晶石的质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、
后的质量关系
2V2 1V1 mB
其中：ρ l和ρ 2分别为加重前、后的钻井液密度。
由式(2)，mB＝ρ 2V2-ρ lVl，将其代人式(1)可得到V2的计算
V1
V2
B B
2 1
（2）
然后仍用式(1)求出重晶石的用量。
如：用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加 重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过 度增稠，试求：
⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？
实践证明，钻井液性能与配浆水的性质密切相关。多数情况下，为节 约成本，都是就地取材，但是地区不同水质相差很大，水中的各种杂质、 无机盐类、细菌和气体等对钻井液的性能有很大影响。
第二节 无机处理剂
一、常用的无机处理剂
1．纯碱
2．烧碱
3．石灰 4、石膏 5. 氯化钙 6．氯化钠
石灰
分类： 石膏
Ca2+
前言
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。 我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具 体情况，将钻井液配浆材料和 处理剂共分为以下16类，即(1)降滤 失剂；(2)增粘剂；(3)乳化剂，使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑 制剂 ；(5)堵漏剂；(6)降粘剂；(7)缓蚀剂；(8)粘土类；(9)润滑剂； (10)加重剂；(11)杀菌剂；(12)消泡剂；(13)泡沫剂；(14)絮凝剂； (15)解卡剂；(16)其它类等。
CaCl2
7．氯化钾
8．硅酸钠
9．混合金属层状氢氧化物
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钻第井三第液节二工艺粘节原土理的电水无子化机教膨处案胀理作剂用第二章
二、无机处理剂在钻井液中的作用机理 无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类，其中多数可提供阳离子和阴
离子，也有一些与水形成胶体或生成络合物。它们在钻井液中的作用机理可 归纳为以下方面：