常用钻井液材料

一膨润土类

一、组成

膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物（如长石）风化沉积形成的，其组成为 1、粘土矿物：蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石，钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石，含量在70%以上。

2、砂子：石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。

3、染色物：木屑、树叶及腐质物起染色作用，膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色，就是这个原因。

4、可溶性盐类：碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。

二、分类

膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。

1、钙基膨润土：造浆率8-12立方米每吨。

2、钠基膨润：造浆率15-18立方米每吨。

3、改性膨润土：通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率，达到钠基膨润土性能指标。

三、作用及用途

1、堵漏：黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。

2、护壁：在井壁上形成泥饼，减少钻井液内的水份向井壁渗透，起到保护井壁稳定的作用。

3、携砂：配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内，将井内掉块、岩屑顺利携带出井外，保持井内干净。

4、配治塌泥浆：井壁长时间浸泡发生垮塌，常规泥浆仍不能维护井壁时，就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。

5、配加重泥浆：遇到涌水或高压油气层时，都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。

6、配完井液和封闭浆：为顺利测井，完钻时需配完钻液；在易塌井段需配封闭浆，这些都需加膨润土。

四、影响膨润土性能的因素

1、原矿质量：原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素，蒙脱石含量越高，膨润土造浆率相应地就高。

2、粒度：粒度越细造浆率相应的就越高，反之亦然。

3、添加剂：合理地加入分散剂，会明显改善膨润土的性能。

4、水质：膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。

五、简单测试

1、造浆率：1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨，就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管（100毫升）中，24小时胶体率在95%以上。

2、漏斗粘度：用马氏漏斗测其粘度，一般不低于28秒。

3、失水量：用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于

18ml/30min。

4、含砂量：将100克膨润土加到1000克水中搅拌30分钟，再加1000克水搅

拌30分钟静止30分钟。将沉淀物上面的泥浆全倒掉，然后用水再洗两次，把最后的砂子烘干，称其重量，即膨润土含砂量，含砂量小于5%为合格品。

二加重材料

指标

名称主要成份分子式密度数目可配最高密度

石灰石粉碳酸钙CaCO3 2.7-2.9 200 1.68

超细粉碳酸钙CaCO3 2.8-3.1 600 1.80

重晶石粉硫酸钡BaSO4 3.9-4.2 200 2.3

活性重晶石粉硫酸钡BaSO4 3.9-4.2 200 3.1

铁矿粉氧化铁Fe2O3 4.9-5.3 150 4.0

方铅矿粉硫化铅 PbS 7.4-7.7 150 5.2

三无机盐类

一、碳酸钠

1、物理性质

碳酸钠（Na2CO3）又称纯碱、苏打，白色粉末结晶，密度2.5，易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。

2、化学性质

a、电离：Na2CO3=2Na +＋ CO32–

b、水解：CO32– + H2O = HCO3– + OH–

HCO3– + H2O = H2CO3 + OH–

c、沉淀钙离子、镁离子

Ca2++ CO32– = CaCO3↓ Mg2++ CO32–= MgCO3↓↓

3、作用

沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。

4、加量

准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。

5、测试

1%水溶液PH值大于12为合格品。

二、氢氧化钠

1、物理性质

氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。白色结晶，有液体、固体片状三种产品，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，

会吸收CO2，变成Na2CO3。

2、作用

a、调节泥浆PH值。

b、促使膨润土分散造浆。

c、加快有机处理机溶解。

3、加量

根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的0.1%—0.5%.

4、测试

1%水溶液PH值大于14，证明纯度为96%。

三、氢氧化钾 KOH

同氢氧化钠相近。不同一点是氢氧化钾提供的K+对泥页岩有一定抑制作用。

四、氯化钾 KCl

氯化钾外观为白色立方晶体，密度1.98，易溶于水，具有较强的抑制页岩渗透水

化性能，对防治井壁缩径特别有效。

五、硅酸钠（Na2SiO3或Na2OnSiO2）

硅酸钠又称水玻璃或泡花碱，有固体水玻璃、水合水玻璃和液体水玻璃，能溶于水，水溶液呈碱性。加入泥浆中，能增加泥浆的粘度，促使泥浆胶凝，阻止漏失，抑制页岩水化膨胀，与硝酸铵反应，可配制冻胶泥浆堵大漏。

六、硅酸钾 K2SiO3

硅酸钾是90年代发展起来的一种泥浆处理剂，主要用于严重垮塌地层和强缩径

地层，具有很强的抑制水敏性地层剥落和膨胀能力，加量为2%-3%。

七、氯化钠 NaCl

氯化钠即食盐，白色细粒结晶，密度2.17，易溶于水，加入泥浆主要有两大作用：

1、配制盐水泥浆（加量8-10%），防治岩盐层溶蚀和井径扩大。

2、平衡地层水中矿化度，减少滤液向地层渗透，达到抑制泥页岩地层水化渗透

的目的。

八、氯化钙CaCl2

氯化钙有片状和粉状，密度1.68，潮解性强，易溶于水，主要作用：

1、配制抑制泥浆阻止水敏性地层水化膨胀。

2、加入水泥浆中，作为水泥速凝剂用。

九、氢氧化钙Ca（OH）2

氢氧化钙又称熟石灰或消石灰，白色粉末，略溶于水，其水溶液加入纯碱，即生

成烧碱。加入泥浆中主要是提供钙离子，配制钙处理抑制泥浆。

十、生石灰 CaO

生石灰即氧化钙，主要作用是利用膨胀特点配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。

十一、石膏CaSO4

石膏即硫酸钙，白色粉末，密度2.31-2.32，主要作用:

1、提供钙离子。

2、防止泥浆PH值过高。

十二、重铬酸钠Na2CrO7.10H2O