钻井与完井液(第7-8讲)
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6、钻进中，因孔壁和岩屑吸附钙离子，泥浆钙离子不断下降，需 要经常补充钙盐。对于石膏地层，需要加NaOH调节PH值，并加 碳酸钠除钙。
二、盐水泥浆
是粘土悬浮液中氯化钠含量大于1%，或用盐水（海水）配 制的泥浆，它是靠氯化钠的含量较大而促使粘土颗粒适度 聚结并用有机保护胶维持此适度聚结的稳定的粗分散体系。
一、钙处 理泥浆
是在粘土悬浮液中，加入钙盐（石灰、石膏、氯 化钙），使粘土颗粒适度聚结，并用有机保护胶 处理剂（降失水剂和稀释剂）维持此适度聚结状 态的稳定的粗分散体系。
常用的钙处理泥浆：石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆。 （一）配制原理
（二）适度聚结的控制
1 钙离子对泥浆性能的影响 粘土 6%
1、优质膨润土加量不超过6%（体积），普通粘土不超过8%---10% （体积）；
2、粘土应预水化，钙质膨润土应用纯碱处理；
3、钙离子浓度至少在80—150ppm以上，才有抑制性，依地层特点 确定钙离子合适含量；
4、为使结构稳定，需要加入有机保护胶（一般为降失水剂和稀释 剂）；
5、PH值应控制，并用NaOH调节；
•含盐量<1%，含钙量<120ppm，不含抑制性高聚物. •主要成份：粘土，碳酸钠，水，降失水剂，稀释剂。 一、钙质膨润土配浆 （一）纯碱处理原理
（二）最优加碱量的确定 1、化学当量法 2、最大造浆法 3、最低失水量法 4、最佳分散法 5、最大电动电位法 6、分散颗粒最佳 级配法 7、滤液分析法 碳酸钠加量一般为粘土重量的5—6%左右。
2 粘土对钙离子的吸附
滤液中的钙离子浓度须大于80-150ppm
3、钠离子存在对粘土吸钙量的影响 4、氢氧化钠对钙离子浓度的控制 5、粘土含量的影响
适度控制PH值
（四）钙处理泥浆举例
1、石灰-丹宁（栲胶）泥浆 2、石膏-铁铬盐泥浆
3、氯化钙木质素泥浆 4、氯化钙褐煤泥浆
（三）钙处理泥浆的配制方法
四 淡水泥浆性能的调节
3、降失水
FCLS+Na-CMC
4、降低比重 措施： （1）优质土配浆； （2）混油并加表面活性剂，配制乳化泥浆； （3）加强机械除砂，化学絮凝剂，清除无用固相； （4）转为泡沫泥浆
五 细分散淡水泥浆的缺点
（1）性能不稳定，易受外界离子的影响； （2）粘度大，特别是塑性粘度较大，流变性 能差，地表沉砂困难，固相含量高，钻效低； （3）对岩屑和孔壁无抑制作用，因此，粘度和切 力高。孔壁不易维护，对于水敏性地层，易造成 缩径、塌孔等事故；
3 粘土侵
源自文库
（1）现象 粘度增加
失去流动性
泥包钻头
（2）处理措施： 加水稀释的同时，加强机械除砂； 必要时，加降失水剂
较好的方法是转为盐水泥浆施工，以抑制粘土的水化分散。
四、淡水泥浆性能的调节
1、提高粘度 （1）钻井粉碱液、CMC提高塑性粘度 （2）石灰、氯化钙、氯化钠提高结构粘度 （3）加粘土及纯碱或烧碱，同时提高塑性 粘度和结构粘度。 2、降低粘度 （1）含钙量低时，加丹宁或栲胶； （2）含钙、含盐量高时，加铁铬盐； （3）粘土侵时，加水，同时加降失水剂（野生植物胶等）
(一) 盐水泥浆配制方法
（1）粘土（加碱处理）预水化，制备淡水粘土悬浮液； （2）加有机处理剂处理，低盐泥浆主要加稀释剂，高盐泥 浆主要加降失水剂； （3）加盐转为盐水泥浆，并用有机处理剂调节泥浆性能， 如加CMC降失水； （4）加NaOH提高PH值到合适值。 （5）钻进中，随盐的消耗（岩屑和孔壁吸附）需补加盐水 溶液（含有机处理剂）
分类
盐水泥浆：含盐量3—7% 海水泥浆：总矿化度3.3---3.7% 饱和盐水泥浆：氯化钠为33—36%
抑制泥页岩水化膨胀与坍塌剥落效果很好。
(一) 盐水泥浆配制原理 1、由淡水泥浆 转为盐水泥浆
PH值下降的原因是，钠离 子交换氢离子或酸性离子
若配制NaCl含量1—3%的盐水泥浆，则泥浆处理中应该着重于降 粘度和切力； 含盐量大于3%的盐水泥浆，泥浆处理主要应降低失水。
玉米缺锌、果树缺铁上有良好的效果；腐植酸和除草醚、莠 去津等农药混用，可以提高药效、抑制残毒；腐植酸钠对治 疗苹果树腐烂病有效。在畜牧业方面，腐植酸钠用于鹿茸止 血，硝基腐植酸尿素络合物作牛饲料添加剂也有良好的效果。 在工业方面，腐植酸钠用于陶瓷泥料调整；低压锅炉、机车 锅炉防垢；腐植酸离子交换剂用于处理含重金属废水；磺化 腐植酸钠用于水泥减水剂。
（三）纯碱处理工艺
1、悬液碱处理法 2、湿挤压钠化法
不同工艺，所得浆液性能差别很大。
二、细分散淡水泥浆的组成和配方举例
1、铁铬盐（ FCLS ）泥浆
铁铬盐起到稀释作用，还有降失水和护壁效应；
同时，加入Na-CMC作为降失水剂。
2、木素在磺农酸业方盐面泥，浆有肥料增效、改良土壤、刺激作物生长、 改 腐3善植、农酸腐产镁植品、酸质腐泥量植等酸浆功锌能、；腐硝植基酸腐尿植素酸铁可分用别作在水补稻充育土秧壤调缺酸镁剂、；
加入稀释剂铁铬盐降粘和降切力；加Na-CMC降失水
2 盐侵或盐水侵
（1）现象
粘度、切力、 失水量增加
NaCl含量增大
粘度、切力下 降，失水量更
大
钠离子置 换氢
PH值降低
（2）处理方案： • CMC降失水，FCLS降粘降切力 • 野生植物胶维护粘土颗粒的稳定和分散 • 用高碱比的煤碱剂处理
必要时，转为盐水泥浆施工。
适用：松散破碎地层
6.2 粗分散泥浆
是在分散的粘土悬浮液中，加入无机聚结剂，使泥浆中高度分 散的粘土颗粒变粗，同时加入有机保护胶处理剂，形成适度聚 结的粗分散体系。
• 常用的粗分散泥浆：钙处理泥浆、盐水泥浆
• 适用情况： 厚的覆盖层和大段泥页岩地层，控制 地层造浆，防止孔壁坍塌；
石膏地层、岩盐地层，降低粘度、切 力，改善泥浆的流动性等。 泥页岩
地质 6.1 细分散淡水泥浆
勘探 岩芯
6.2 粗分散泥浆
钻进
6.3 不分散低固相聚合物泥浆
石油 6.4 其他类型泥浆
无粘土相冲洗液；混油乳化泥浆；油基泥浆； 浅井常温泥浆；深井高温泥浆；低比重泡沫泥 浆；加重泥浆。
6.1 细分散淡水泥浆
细分散淡水泥浆:是指靠粘土在水中高度分散而获 得泥浆所需要的流变特性和失水特性的泥浆.
三 细分散淡水泥浆的侵污及其处理
1、钙侵
（1）现象
泥浆中钙离子 增多
钙离子取代粘土表面的钠离子
水化膜变薄，泥浆中形成结构
粘度、切力、失水量增加
出现水土分层而聚沉
石膏层
1 钙侵 （2）处理方法
石膏（CaSO4）侵时
应提高PH值
水泥（Ca(OH)2） 侵时
应降低PH值
药剂：纯碱、烧碱、碳酸氢钠、磷酸二氢钠
二、盐水泥浆
是粘土悬浮液中氯化钠含量大于1%，或用盐水（海水）配 制的泥浆，它是靠氯化钠的含量较大而促使粘土颗粒适度 聚结并用有机保护胶维持此适度聚结的稳定的粗分散体系。
一、钙处 理泥浆
是在粘土悬浮液中，加入钙盐（石灰、石膏、氯 化钙），使粘土颗粒适度聚结，并用有机保护胶 处理剂（降失水剂和稀释剂）维持此适度聚结状 态的稳定的粗分散体系。
常用的钙处理泥浆：石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆。 （一）配制原理
（二）适度聚结的控制
1 钙离子对泥浆性能的影响 粘土 6%
1、优质膨润土加量不超过6%（体积），普通粘土不超过8%---10% （体积）；
2、粘土应预水化，钙质膨润土应用纯碱处理；
3、钙离子浓度至少在80—150ppm以上，才有抑制性，依地层特点 确定钙离子合适含量；
4、为使结构稳定，需要加入有机保护胶（一般为降失水剂和稀释 剂）；
5、PH值应控制，并用NaOH调节；
•含盐量<1%，含钙量<120ppm，不含抑制性高聚物. •主要成份：粘土，碳酸钠，水，降失水剂，稀释剂。 一、钙质膨润土配浆 （一）纯碱处理原理
（二）最优加碱量的确定 1、化学当量法 2、最大造浆法 3、最低失水量法 4、最佳分散法 5、最大电动电位法 6、分散颗粒最佳 级配法 7、滤液分析法 碳酸钠加量一般为粘土重量的5—6%左右。
2 粘土对钙离子的吸附
滤液中的钙离子浓度须大于80-150ppm
3、钠离子存在对粘土吸钙量的影响 4、氢氧化钠对钙离子浓度的控制 5、粘土含量的影响
适度控制PH值
（四）钙处理泥浆举例
1、石灰-丹宁（栲胶）泥浆 2、石膏-铁铬盐泥浆
3、氯化钙木质素泥浆 4、氯化钙褐煤泥浆
（三）钙处理泥浆的配制方法
四 淡水泥浆性能的调节
3、降失水
FCLS+Na-CMC
4、降低比重 措施： （1）优质土配浆； （2）混油并加表面活性剂，配制乳化泥浆； （3）加强机械除砂，化学絮凝剂，清除无用固相； （4）转为泡沫泥浆
五 细分散淡水泥浆的缺点
（1）性能不稳定，易受外界离子的影响； （2）粘度大，特别是塑性粘度较大，流变性 能差，地表沉砂困难，固相含量高，钻效低； （3）对岩屑和孔壁无抑制作用，因此，粘度和切 力高。孔壁不易维护，对于水敏性地层，易造成 缩径、塌孔等事故；
3 粘土侵
源自文库
（1）现象 粘度增加
失去流动性
泥包钻头
（2）处理措施： 加水稀释的同时，加强机械除砂； 必要时，加降失水剂
较好的方法是转为盐水泥浆施工，以抑制粘土的水化分散。
四、淡水泥浆性能的调节
1、提高粘度 （1）钻井粉碱液、CMC提高塑性粘度 （2）石灰、氯化钙、氯化钠提高结构粘度 （3）加粘土及纯碱或烧碱，同时提高塑性 粘度和结构粘度。 2、降低粘度 （1）含钙量低时，加丹宁或栲胶； （2）含钙、含盐量高时，加铁铬盐； （3）粘土侵时，加水，同时加降失水剂（野生植物胶等）
(一) 盐水泥浆配制方法
（1）粘土（加碱处理）预水化，制备淡水粘土悬浮液； （2）加有机处理剂处理，低盐泥浆主要加稀释剂，高盐泥 浆主要加降失水剂； （3）加盐转为盐水泥浆，并用有机处理剂调节泥浆性能， 如加CMC降失水； （4）加NaOH提高PH值到合适值。 （5）钻进中，随盐的消耗（岩屑和孔壁吸附）需补加盐水 溶液（含有机处理剂）
分类
盐水泥浆：含盐量3—7% 海水泥浆：总矿化度3.3---3.7% 饱和盐水泥浆：氯化钠为33—36%
抑制泥页岩水化膨胀与坍塌剥落效果很好。
(一) 盐水泥浆配制原理 1、由淡水泥浆 转为盐水泥浆
PH值下降的原因是，钠离 子交换氢离子或酸性离子
若配制NaCl含量1—3%的盐水泥浆，则泥浆处理中应该着重于降 粘度和切力； 含盐量大于3%的盐水泥浆，泥浆处理主要应降低失水。
玉米缺锌、果树缺铁上有良好的效果；腐植酸和除草醚、莠 去津等农药混用，可以提高药效、抑制残毒；腐植酸钠对治 疗苹果树腐烂病有效。在畜牧业方面，腐植酸钠用于鹿茸止 血，硝基腐植酸尿素络合物作牛饲料添加剂也有良好的效果。 在工业方面，腐植酸钠用于陶瓷泥料调整；低压锅炉、机车 锅炉防垢；腐植酸离子交换剂用于处理含重金属废水；磺化 腐植酸钠用于水泥减水剂。
（三）纯碱处理工艺
1、悬液碱处理法 2、湿挤压钠化法
不同工艺，所得浆液性能差别很大。
二、细分散淡水泥浆的组成和配方举例
1、铁铬盐（ FCLS ）泥浆
铁铬盐起到稀释作用，还有降失水和护壁效应；
同时，加入Na-CMC作为降失水剂。
2、木素在磺农酸业方盐面泥，浆有肥料增效、改良土壤、刺激作物生长、 改 腐3善植、农酸腐产镁植品、酸质腐泥量植等酸浆功锌能、；腐硝植基酸腐尿植素酸铁可分用别作在水补稻充育土秧壤调缺酸镁剂、；
加入稀释剂铁铬盐降粘和降切力；加Na-CMC降失水
2 盐侵或盐水侵
（1）现象
粘度、切力、 失水量增加
NaCl含量增大
粘度、切力下 降，失水量更
大
钠离子置 换氢
PH值降低
（2）处理方案： • CMC降失水，FCLS降粘降切力 • 野生植物胶维护粘土颗粒的稳定和分散 • 用高碱比的煤碱剂处理
必要时，转为盐水泥浆施工。
适用：松散破碎地层
6.2 粗分散泥浆
是在分散的粘土悬浮液中，加入无机聚结剂，使泥浆中高度分 散的粘土颗粒变粗，同时加入有机保护胶处理剂，形成适度聚 结的粗分散体系。
• 常用的粗分散泥浆：钙处理泥浆、盐水泥浆
• 适用情况： 厚的覆盖层和大段泥页岩地层，控制 地层造浆，防止孔壁坍塌；
石膏地层、岩盐地层，降低粘度、切 力，改善泥浆的流动性等。 泥页岩
地质 6.1 细分散淡水泥浆
勘探 岩芯
6.2 粗分散泥浆
钻进
6.3 不分散低固相聚合物泥浆
石油 6.4 其他类型泥浆
无粘土相冲洗液；混油乳化泥浆；油基泥浆； 浅井常温泥浆；深井高温泥浆；低比重泡沫泥 浆；加重泥浆。
6.1 细分散淡水泥浆
细分散淡水泥浆:是指靠粘土在水中高度分散而获 得泥浆所需要的流变特性和失水特性的泥浆.
三 细分散淡水泥浆的侵污及其处理
1、钙侵
（1）现象
泥浆中钙离子 增多
钙离子取代粘土表面的钠离子
水化膜变薄，泥浆中形成结构
粘度、切力、失水量增加
出现水土分层而聚沉
石膏层
1 钙侵 （2）处理方法
石膏（CaSO4）侵时
应提高PH值
水泥（Ca(OH)2） 侵时
应降低PH值
药剂：纯碱、烧碱、碳酸氢钠、磷酸二氢钠