聚合物钻井液
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特点：抑制蒙脱土含量较高地层的水化、膨
胀、造浆，有利于钻井时地层的稳定。（主要 是上部地层）
缺点：不利于钻井液性能的稳定。
20
b.“分”类处理剂：主要是磺化聚合物、褐煤、 纤维素及淀粉等。
特点：有利于钻井液性能稳定，使钻井液成
为稳定胶体并具有钻井工程所需要的流变性和 造壁性。
缺点：对地层的稳定有时不利。
特点：
1、处理剂主要起分散作用，给钻井液带来分 散环境，对所有粘土粒子均起分散作用。
2、内部结构：以卡片式房子结构为主，即： E—E、E—F。
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液
14
2、我国钻井液技术突出发展的几个阶段
（1）钙处理钻井液阶段（60年代-70年代）
特点：
利用：无机盐CaO、NaCl提高井壁稳定性； 利 用 ： FCLS、NaC、CMC 及 一 些 表 面 活 性 剂
② 电镜分析。 透射电镜：0.001～5 μm
光散射法：0.02～2000 μm
4
引言
然而，分散状态由粘土粒子表面状态决定。
表
面状
态
水
与
化膜
处理
剂
在
粘
土
表
面 的作 用
相
关
吸附键
处理剂作用 （吸附作用）
吸附量 吸附后的状态
吸附后的电荷
吸附作用测定方法：
① 主要测吸附量、厚度；
聚结为主或是分散为主始终贯穿在钻井液技术实施过 程中，从而得到不同的技术方案、思路，相应地，采 用不同的处理剂系列。 （2）“专”与“配”的矛盾
“专”是指在一类聚合物分子上，利用分子结构设 计，获得所需要作用效果的处理剂。“配” 是指利用 多种处理剂的协同复配作用达到某些作用效果。
19
a.“聚”类处理剂：主要指抑制剂，包括无机盐 和有机聚合物类。
16
（3）聚磺钻井液阶段（70年代末-80年代）
聚磺钻井液：聚合物钻井液+三磺钻井液。
即：在三磺水基钻井液基础上引入阴离子型 丙烯酰胺类聚合物抑制剂。
——有人称这是我国钻井液技术的第二大进 步。
17
（4）阳离子、两性离子聚合物钻井液阶段（80年代末 -90年代）
阳离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离子
21
采用钻井液原则
第四系
Q
1872
独山子来自百度文库 N1d
3326
N1t
塔西河组
3837
沙湾组
N1S 4172
原则
上部地层：多聚少分 只聚不磺（分）
少下聚部多地磺层或：者多分少聚 只或磺者不：聚只分不聚
安集海河组 E2-3a 5080
紫泥泉子组 E1-2z 5500
22
二、分散性钻井液及其处理剂
钻井液性能的维持和实现是靠处理剂在钻 井液中对粘土粒子的分散作用实现的。
基团：（-N+-） 如：阳离子聚丙烯酰胺、羟丙基三甲基氯化胺。
两性离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离
子和阴离子两种基团。如FA-367、XY-27等。 ——有人称这是我国钻井液技术的第三大进步。
18
3、钻井液及处理剂发展趋势
钻井液在发展过程中必须解决两个不能回避的问题：
（1）“聚”与“分”的矛盾 对于所钻井的地层，为了快速、安全钻进，究竟是
② 波谱、红外、紫外、质谱。
5
引言
处 理 剂 的 分 子 结 构
影
响吸附作
用
的
因 素
粘 土 表
面
晶
型
处
交换性阳离子 理剂所处介质环
境
以上众多关系中，任意寻找或研究两
者的关系即为作用机理研究。
6
性能
粘土分散状态
表面状态 处理剂作用
流变性
造壁性 分散度
级配
粒子结合
Zeta电位
（1）初步形成时期 —— 18881928年； （2）快速发展时期 —— 19281948年； （3）高速发展时期 —— 19481965年； （4）科学化时期 —— 1965年现在。
10
（1）初步发展时期—自然造浆阶段
主要解决问题： 携带钻屑 控制地层压力
典型技术： 水+钻屑+地面土 使用重晶石、铁矿粉（>1920年)
吸附键
水化膜厚
分子结构
吸附量
表面晶型
7
一、钻井液及处理剂的发展
现代钻井技术对钻井液的要求：
辅助钻井提高钻井速度。 保证钻井井下安全，防止钻井过程中各种 复 杂问题发生，如井塌、卡钻、井喷、井漏 等。 保护油气层，提高油气井产量。
钻井液及其处理剂正是在不断满足钻井工程要 求的基础上发展起来的。
8
钻井液应用规律和效能评价
聚合物钻井液
Polymer Drilling Fluids
本课程主要内容
一、钻井液及处理剂发展情况 二、分散性钻井液及其处理剂 三、聚合物钻井液及其处理剂 四、抗温抗盐处理剂简介
2
引言
钻井液性能的微观本质是什么？ 水基钻井液组成：水+土+化学处理剂
本 质：分散相（粘土）的分散状态决定钻井
液性能。 量的体现：土含量加上分散状态数值大小。
11
（2）快速发展时期—细分散泥浆阶段
主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定
典型技术： 性能测定仪器研制出来 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤
12
（3）高速发展阶段—粗分散泥浆阶段
主要解决问题： 石膏、盐污染 温度影响
典型技术： 各种盐水、钙处理泥浆 油基泥浆 处理剂品种16大类
13
（4）聚合物不分散钻井液阶段
3
引言
分 散 度 （ 土 量 相 同 时 ，为 粒 子 浓 度 ）
分散状态 多级分散粒子的级配
粒
子
的
结 合结粒
合 度
方
式
、
形
式
、
程
度
其中，分沉散降状法态：测重定力沉方降法：2：～100μm 离心沉降：0.01～20μm
① 粒度分显微布镜：法沉：光降学天显平微镜，：库0.8尔～特150计μ数m 器，激光 粒电度子仪显微，镜光：散<0.射8 μ粒m度仪等；
维持钻井液性能的稳定。
15
（2）三磺钻井液阶段（70年代后期）
主要用在深井。
三磺处理剂：SMP、SMC、SMK（老三磺），有效地降低
钻井液高温高压失水，进而提高井壁稳定性。 用这类处理剂成功钻成我国最深的两口井：关基井
（7175米）、女基井（6011米）。 ——有人称这是我国钻井液技术的第一大进步。
评价的原则：满足优质、安全、低成本钻井、完井和环保要
求。 a.是否有利于井壁岩石稳定 b.是否有利于钻井液性能稳定 c.是否有利于保护油气储层 d.是否有利于提高钻井速度 f.是否有利于环境保护 正确地掌握钻井液应用规律和采用准确的方法评价钻井
液效能，对于建立钻井液体系和指导应用至关重要。
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1、钻井液工艺的发展
胀、造浆，有利于钻井时地层的稳定。（主要 是上部地层）
缺点：不利于钻井液性能的稳定。
20
b.“分”类处理剂：主要是磺化聚合物、褐煤、 纤维素及淀粉等。
特点：有利于钻井液性能稳定，使钻井液成
为稳定胶体并具有钻井工程所需要的流变性和 造壁性。
缺点：对地层的稳定有时不利。
特点：
1、处理剂主要起分散作用，给钻井液带来分 散环境，对所有粘土粒子均起分散作用。
2、内部结构：以卡片式房子结构为主，即： E—E、E—F。
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液
14
2、我国钻井液技术突出发展的几个阶段
（1）钙处理钻井液阶段（60年代-70年代）
特点：
利用：无机盐CaO、NaCl提高井壁稳定性； 利 用 ： FCLS、NaC、CMC 及 一 些 表 面 活 性 剂
② 电镜分析。 透射电镜：0.001～5 μm
光散射法：0.02～2000 μm
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引言
然而，分散状态由粘土粒子表面状态决定。
表
面状
态
水
与
化膜
处理
剂
在
粘
土
表
面 的作 用
相
关
吸附键
处理剂作用 （吸附作用）
吸附量 吸附后的状态
吸附后的电荷
吸附作用测定方法：
① 主要测吸附量、厚度；
聚结为主或是分散为主始终贯穿在钻井液技术实施过 程中，从而得到不同的技术方案、思路，相应地，采 用不同的处理剂系列。 （2）“专”与“配”的矛盾
“专”是指在一类聚合物分子上，利用分子结构设 计，获得所需要作用效果的处理剂。“配” 是指利用 多种处理剂的协同复配作用达到某些作用效果。
19
a.“聚”类处理剂：主要指抑制剂，包括无机盐 和有机聚合物类。
16
（3）聚磺钻井液阶段（70年代末-80年代）
聚磺钻井液：聚合物钻井液+三磺钻井液。
即：在三磺水基钻井液基础上引入阴离子型 丙烯酰胺类聚合物抑制剂。
——有人称这是我国钻井液技术的第二大进 步。
17
（4）阳离子、两性离子聚合物钻井液阶段（80年代末 -90年代）
阳离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离子
21
采用钻井液原则
第四系
Q
1872
独山子来自百度文库 N1d
3326
N1t
塔西河组
3837
沙湾组
N1S 4172
原则
上部地层：多聚少分 只聚不磺（分）
少下聚部多地磺层或：者多分少聚 只或磺者不：聚只分不聚
安集海河组 E2-3a 5080
紫泥泉子组 E1-2z 5500
22
二、分散性钻井液及其处理剂
钻井液性能的维持和实现是靠处理剂在钻 井液中对粘土粒子的分散作用实现的。
基团：（-N+-） 如：阳离子聚丙烯酰胺、羟丙基三甲基氯化胺。
两性离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离
子和阴离子两种基团。如FA-367、XY-27等。 ——有人称这是我国钻井液技术的第三大进步。
18
3、钻井液及处理剂发展趋势
钻井液在发展过程中必须解决两个不能回避的问题：
（1）“聚”与“分”的矛盾 对于所钻井的地层，为了快速、安全钻进，究竟是
② 波谱、红外、紫外、质谱。
5
引言
处 理 剂 的 分 子 结 构
影
响吸附作
用
的
因 素
粘 土 表
面
晶
型
处
交换性阳离子 理剂所处介质环
境
以上众多关系中，任意寻找或研究两
者的关系即为作用机理研究。
6
性能
粘土分散状态
表面状态 处理剂作用
流变性
造壁性 分散度
级配
粒子结合
Zeta电位
（1）初步形成时期 —— 18881928年； （2）快速发展时期 —— 19281948年； （3）高速发展时期 —— 19481965年； （4）科学化时期 —— 1965年现在。
10
（1）初步发展时期—自然造浆阶段
主要解决问题： 携带钻屑 控制地层压力
典型技术： 水+钻屑+地面土 使用重晶石、铁矿粉（>1920年)
吸附键
水化膜厚
分子结构
吸附量
表面晶型
7
一、钻井液及处理剂的发展
现代钻井技术对钻井液的要求：
辅助钻井提高钻井速度。 保证钻井井下安全，防止钻井过程中各种 复 杂问题发生，如井塌、卡钻、井喷、井漏 等。 保护油气层，提高油气井产量。
钻井液及其处理剂正是在不断满足钻井工程要 求的基础上发展起来的。
8
钻井液应用规律和效能评价
聚合物钻井液
Polymer Drilling Fluids
本课程主要内容
一、钻井液及处理剂发展情况 二、分散性钻井液及其处理剂 三、聚合物钻井液及其处理剂 四、抗温抗盐处理剂简介
2
引言
钻井液性能的微观本质是什么？ 水基钻井液组成：水+土+化学处理剂
本 质：分散相（粘土）的分散状态决定钻井
液性能。 量的体现：土含量加上分散状态数值大小。
11
（2）快速发展时期—细分散泥浆阶段
主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定
典型技术： 性能测定仪器研制出来 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤
12
（3）高速发展阶段—粗分散泥浆阶段
主要解决问题： 石膏、盐污染 温度影响
典型技术： 各种盐水、钙处理泥浆 油基泥浆 处理剂品种16大类
13
（4）聚合物不分散钻井液阶段
3
引言
分 散 度 （ 土 量 相 同 时 ，为 粒 子 浓 度 ）
分散状态 多级分散粒子的级配
粒
子
的
结 合结粒
合 度
方
式
、
形
式
、
程
度
其中，分沉散降状法态：测重定力沉方降法：2：～100μm 离心沉降：0.01～20μm
① 粒度分显微布镜：法沉：光降学天显平微镜，：库0.8尔～特150计μ数m 器，激光 粒电度子仪显微，镜光：散<0.射8 μ粒m度仪等；
维持钻井液性能的稳定。
15
（2）三磺钻井液阶段（70年代后期）
主要用在深井。
三磺处理剂：SMP、SMC、SMK（老三磺），有效地降低
钻井液高温高压失水，进而提高井壁稳定性。 用这类处理剂成功钻成我国最深的两口井：关基井
（7175米）、女基井（6011米）。 ——有人称这是我国钻井液技术的第一大进步。
评价的原则：满足优质、安全、低成本钻井、完井和环保要
求。 a.是否有利于井壁岩石稳定 b.是否有利于钻井液性能稳定 c.是否有利于保护油气储层 d.是否有利于提高钻井速度 f.是否有利于环境保护 正确地掌握钻井液应用规律和采用准确的方法评价钻井
液效能，对于建立钻井液体系和指导应用至关重要。
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1、钻井液工艺的发展