泥浆化学材料
第十六章常用钻井液材料
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
重铬酸钠又称红矾钠，密度 2.35，易潮解易溶于水，是一种热稳定剂，能显著提高有机聚合物的使用寿命。
十三、正电胶MMH
正电胶有溶胶、浓胶和胶粉三种产品，正电胶粒吸附在井壁和岩屑上，具有稳定井壁和抑制岩屑造浆的双重作用。
四发泡剂消泡剂
一、发泡剂
烷基苯磺酸钠，它是阴离子表面活性剂，加量0.1%-0.5% ，能将泥浆比重从1.12降至0.85。
二、消泡剂
硬脂酸铝它是一种白色类似肥皂状物，最好是先配成柴油溶液再使用，加量0.03%-0.05%。
五解卡剂
一、粉状解卡剂AD
AD是乳化剂和渗透剂混合而成的褐色粉状物。
用法：
按1：2加到柴油中搅拌30分钟，再按1：5加到水中冲30分钟，再用泥浆泵送到卡点上，一般3-5小时即可解卡。
二、液体解卡剂CN-1
用法：
按1：25加到清水中搅拌1个小时，再用泥浆泵送到卡点上，一般2-6小时即可解卡。
六水泥外加剂
一、水泥速凝剂
加量为水泥量的2.5%，先配成水溶液待水泥浆配好后，快速加进去，搅1分钟，就可开始送入井内，8小时-12小时，可下钻透井。
二、水泥缓凝剂
加量为水泥量的0.1%--0.3%，先配成水溶液，待水泥浆配好后，快速加进去，搅5分钟，就可以开始送入井内，可延迟水泥浆初凝时间30分钟—60分钟。
七润滑剂
能降低钻具回转阻力以及与井壁的摩擦阻力，改善钻井液流动性、降低切力与粘度，减少提升阻力，一句话，能降低钻井液摩阻系数的材料统称为润滑剂。
一、十二烷基苯磺酸钠
它能显著降低水的表面张力，0.1%加量就能把水的摩阻系数从0.35降低到0.2以下，但它易发泡，只适合在低固相或无固相钻井液中使用。
二、皂化油
加入钻井液中，形成油包水，大大降低钻具回转阻力，加量0.1%-0.2%。
三、石墨
提高泥饼润滑性，降低钻具与泥饼摩擦阻力，抗高温、无荧光，但它不溶于水，只适合在固相钻井液中使用，加量为0.5%。
四、塑料小球
混入泥饼中，降低泥饼的摩擦系数，进而降低钻具扭矩与阻力，但使用成本高，好多井队不用它。
五、bK液体润滑剂
无毒、不污染环境，不干扰地质录井，可生物降解。加入0.05%就能降低摩阻25%，但是由于价格高，目前只在深井中使用。
八杀菌剂
一、Bd杀菌剂
主要成份为戊二醛溶液，能抑制钻井液中细菌的生长，防止聚合物发酵降解，失去粘度及作用。加量视井深井温而定，一般加量0.05%-0.1%。
九堵漏剂
一、瞬间堵漏剂
适应性：堵大漏，如黄土层、砾石层、深部大裂隙。
堵漏原理：流入漏失通道后变稠继而与孔壁凝结成一体，封闭住漏孔。
堵黄土层、砾石层漏失方法：一旦发现漏失，就赶快上钻，在1立方米清水中加1T瞬间堵漏剂，然后用排污泵抽到井内，30分钟后就能
下钻恢复正常钻进。
堵表层管或深部大裂隙漏失方法：
1、在表管下2米或漏层下2米用海带架桥。
2、备3T瞬间堵漏剂和3立方米清水。
3、用泥浆泵送清水，在混合漏斗里加瞬间堵漏剂。
4、将混合漏斗出口对住井口，将泵柴油机转数调到最低。
5、启动泥浆泵，用最快的速度在漏斗里加瞬间堵漏剂（3立方米清水加完，3T瞬间堵漏剂也正好加完）。
6、30分钟后，往井内灌浆，如果井内液面不下降，就证明堵漏成功，就可以下钻钻进。
二、高粘堵漏剂
1、成份：黄原胶、羟乙基纤维素和阳离子聚合物。
2、高粘程度：700ml清水加2‰的高粘堵漏剂即1.4g搅拌30分钟,其漏斗粘度为100秒以上,是纤维素增粘效果的10倍。
3、作用：堵漏失量小于5m3/h孔隙渗漏和微裂隙漏失。
4、适应地层：渗漏性砂岩的孔隙型漏失和页岩的裂隙性漏失。
5、所能解决的问题：钻井液用水量大以至水费高、浆材成本高等问题。
6、堵漏机理：
（1）该剂进入漏失通道后能与孔隙或裂隙岩石牢牢地粘附在一起阻止浆液继续向深处流动。
（2）该剂具有的高粘度使其进入漏失通道后成冻胶状态而使流速慢慢降低直至停止下来。
7、加量：1-3‰。（据漏失量大小而定）。
8、用法：根据井内和地面浆液量算出需要量，后在接近沉淀池的循环槽口，将高粘堵漏剂慢慢撒进去，抛散速度以该剂在沉淀池内不结块为准。
9、对于大的孔隙或裂隙漏失可配以膨润土、纯碱、纤维素、锯末、水泥、膨胀堵漏王。
三、膨胀堵漏王
特点：白色颗粒状，吸水率是自身的50-100倍，膨胀率是自身的10-15倍，吸水膨胀时间1-10分钟。
适应性：适应于大裂隙漏失，对渗漏和小裂隙漏失无效。
堵漏原理：进入漏层后吸水膨胀直至塞满封闭漏失通道。
用法：
1、下钻到漏层位置。
2、配5-10m3泥浆（比重1.15、漏斗粘度60秒、含5%惰性材料）。
3、试泵。
4、在1分钟之内将2.5-5%的堵漏王加到泥浆内。
5、随后开泵将堵漏泥浆全送到井内。
6、送替浆水。
7、快速起钻。
8、起钻200m再开泵送替浆水以洗钻杆内堵漏泥浆。
9、起钻到安全位置。
10、静候5个小时就可以正常钻进。
四、单向膨胀封闭剂
特点：灰白色小颗粒吸水不吸油，吸水后体积增大数倍，封闭漏层孔隙或裂缝隙不再发生漏失。
适应性：适应于堵孔隙漏失和小到中等裂隙漏失。二次采油用该剂，能明显增加原油产量。
用法：发现井漏，立即停钻，在循环罐里（保持10立方米原浆）加5%的该产品。然后用泵送入漏层，蹩压，静止2小时即可恢复正常钻进。
五、海带粉
海带经晒干粉碎成10目-20目小微粒，利用其膨胀特征进行堵漏，加量为3%-6%。
六、核桃皮
核桃壳晒干粉碎成1-5毫米大小的颗粒，用来堵中到大漏层，加量5%-10%。
七、云母片
云母片主要用于中深井阻塞裂缝和孔隙性渗透性地层。
八、石棉
利用石棉纤维长且抗高温的特征，配制深井堵漏泥浆。
九、锯末
锯末价格低来源广，广泛用于配制各种堵漏泥浆，加量5-10%。
十、混合堵漏剂
组成：15%棉线头+20%荞麦壳+30%核桃皮+20%棉籽壳+15%石棉纤维，颗粒1-6毫米。
适应性：堵各种大小漏失及不同深度漏失。
加量：3%-6%。
第十章絮凝剂包被剂
聚合物分子的—CONH2或—OH与岩屑颗粒表面的氧能以氢键形式多点吸附，十几个岩屑颗粒“桥联”在一起，吸附了多个岩屑颗粒的长键
分子，相互之间还可以通过吸附岩屑颗粒或互相缠绕“桥联”在一起，形成絮凝团粒而沉淀，聚合物的这种作用称为絮凝作用。聚合物分子链吸附在一个岩屑颗粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。絮凝与包被最终都使岩屑沉淀。
一、聚丙烯酰胺
1、种类
A、阳离子聚丙烯酰胺。
B、两性离子聚丙烯酰胺。
C、非离子聚丙烯酰胺。
D、阴离子聚丙烯酰胺。钻井液用聚丙烯酰胺主要是阴离子聚酰胺（PAM）。
2、阴离子聚丙烯酰胺（PAM）。
A、两大性能指标：一是分子量50万到2800万，二是水解度从10%到35%。
B、主要作用：絮凝沉淀岩屑。
C、加量：0.1%--0.3%。
D、用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。
E简单测试：在700克水中加1克PAM搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度。进行比较判断其分子量大小。
F影响因素：水的矿化度、水的温度、搅拌方式、搅拌时间。
二、聚丙烯酸钾
1、三大性能指标
A、分子量500万至800万。
B、水解度27%-35%。
C、钾含量11%-15%。
2、作用
抑制泥页岩及钻屑分散造浆，兼有降失水改善流型和增加润滑性等功能。
3、抗温能力：大于等于180℃。
4、加量：0.1%--0.3%。
5、用法：最好先配成1%水溶液再使用。
6、简单测试：在700克水中加1克K-PAM搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
三、PAC-141
1、作用
PAC-141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物，其主链上有连接有-COOH、-COONa、-（COO）2Ca 和-CONH2等极性基团，主要作为增粘剂和包被剂使用，具有一定降失水效果。
2、抗温能力：大于等于160℃。
加量：淡水中加0.1-0.4% 饱和盐水0.5-1%。
用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。
简单测试：在700克水中加1克PAC-141搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
四、80A-51
80A-51是一种强包被剂，主要起增粘和沉淀岩屑的作用，具有一定的抗温抗盐抗钙能力。加量为0.1%至0.3%。
五、FA-367
1、作用：FA-367是两性离子聚合物FA系列中常用的产品，分子量100万-250万，具有抑制岩屑分散，增加粘度和降低失水量等功能，其抗温160℃，抗盐抗钙能力也很强。
2、加量：0.1-0.3%。
3、用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。
简单测试：在700克水中加1克FA-367搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
六、润滑絮凝剂
（一）主要成分
水解度30%分子量3000万单位的阳离子聚合物（絮凝岩粉能力是聚丙烯酰胺PAM的3-5倍）和磺酸钠。
（二）适应区域
井壁稳定而岩粉造浆严重的子北、延长、延川、宝塔（川口、青化砭、甘谷驿、南泥湾）、甘泉下寺湾南部等油区。
（三）作用
1、沉淀岩粉
该剂能将岩粉在循环槽内全部沉淀下来，钻井液保持真正无固相，由此带来：
（1）钻速提高50-100%，日进尺200米以上。
（2）中途不再排浆，杜绝了泥浆对周边环境污染，免遭罚款。
（3）钻头牙轮保持干净状态，寿命延长50-100%，钢齿钻头都能进尺300m以上。
（4）堵塞渗漏，减少用水量30-50%。
2、润滑减阻
（1）该剂能在井壁上和钻杆上形成一层保护胶膜，变钻柱与井壁的硬性碰撞为弹性碰撞，从而降低钻杆、钻铤的磨耗，延长其使用寿命30%。（2）该剂能降低井内水的表面张力，降低钻杆柱回转时与水的擦阻力，从而减少钻杆柱带动钻头破碎岩石所需要的扭矩，进而减少钻机和柴油机的负荷，减少机故率和钻杆折断次数。
（3）良好的流动性，降低泵压30%，增加泵排量35%，减少柴油机负荷35%，节省柴油20%。
3、携带岩屑
该剂具有较高的粘度，能将钻头破碎的岩屑及时的冲离井底，同时，岩屑被及时地不断地携带到地面，井内始终保持干净，纵使钻杆、钻铤折断或脱扣，也会顺利地打捞上来，不至于小事复杂化。
（四）费用：1000.00元/井。
（五）用法与用量：
1、二开或开始定向时一次性加一袋（用搅拌机搅拌或用手在靠近沉淀池的循环口慢慢撒）随后每150米加一袋。
2、定向时，由于钻杆柱不转，泵排量小时钻屑就不易上来，此时应增加用量30-50%。
3、井深过700米，再纠斜时，若出现返屑量减少，就一次性1-2袋，将漏斗粘度提高到35秒以上。
十一增粘降滤失剂
一、羧甲基纤维素钠Na-CMC
1、作用
A、增加泥浆粘度，携带岩屑。
B、降低泥浆滤失量抑制泥页岩水化膨胀，维持井壁稳定。
2、两大指标
A、聚合度：表示纤维素分子链的长短，和Na-CMC水溶液的粘度成正例，常用Na-CMC的聚合度在300-800之间，分子量在5-15万之间。
B、取代度：表示纤维素三个羟基中的氢被钠羧甲基（-CH2COONa）取代的程度。取代度越大，表示Na-CMC水溶性越好，抗温抗盐抗钙能力越强。
3、三个等级
A 高粘：聚合度大于700，取代度大于0.7 ，在25℃时，1%水溶液的粘度大于500mpas，主要用于增稠悬浮岩屑和携带岩屑。
B 中粘：聚合度600左右，取代度大于0.8-0.85，在25℃时，2%水溶液的粘度60-270 mpas，主要用于降低滤失量。
C 低粘：聚合度500左右，取代度0.8-0.9，在25℃时，2%水溶液的粘度小于50 mpas，用于降低滤失量。
4、用法：最好先配成漏斗粘度大于300秒的水溶液再使用。
5、简单测试：在700克水中加7克Na-CMC，搅拌3小时，待其全溶化后，再测其漏斗粘度，1300厘泊Na-CMC，漏斗粘度不低于160秒。
二、聚阴离子纤维素PAC
PAC与Na-CMC相比
1、聚合度更高。达900以上，粘度更大，在25℃时，1%水溶液粘度为1500 mpas以上。
2、取代度：更大、大于0.95 。
3、抗温：150℃以上。
4、抗盐可达饱和。PAC主要用于深井及盐井。
三、羟乙基纤维素HEC
HEC增粘效果比PAC还强，而且在增粘的同时，不增加切力，但因生产成本高，在钻井中用量很少。
四、羧甲基淀粉CMS
CMS 降滤失速度快，作用效果等同于低粘羧甲基纤维素，在增粘方面，对塑性粘度影响小，而对动切力影响大，有利于携带岩屑，抗盐抗钙，适合配盐水泥浆，CMS价格便宜，使用成本低，但它易发酵，使用时要加甲醛等杀菌剂。
五、羟丙基淀粉HPS
HPS 抗钙性能特强，达50000PPM，在钻进石膏层段，使用HPS，对防治钙污染，效果很好。加量为0.5%-0.7%。
六、抗温淀粉DFD-140
DFD-140分子链节上同时含有阳离子基团和非离子基团，抗温140 ℃以上，主要是在中深井中使用，增粘降失水效果等同于中粘Na-CMC。
七、黄原胶XC
黄原胶XC又称XC131生物聚合物，是一种阴离子杂多糖，由黄单胞杆菌经生物合成，并经化学处理制成淡黄色粉末。
主要作用：
1、提高钻井液粘度和切力。
2、配制无固相钻井液，能有效地防止油层损害。
3、在深井使用，可控制高温高压失水。
4、稳定页岩地层，具有防漏作用。
5、抗钙离子2000PPM以上，并能抗饱和盐水。
6、润滑减阻性好，加量为0.1-0.2%。
八、羟丙基瓜尔胶HPG
1、HPG 平均聚合度900-1200，分子量25万，取代度：0.36-0.6。
2、在25时℃，1%水溶液粘度大于等于220 mpas。
3、加入交联剂硼砂，形成凝胶体，用于堵漏和强力携砂。
十二降粘降失水剂
一、铁铬木质素磺酸盐FCLS
FCLS简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用。加量：淡水泥浆加量0.2-05%，盐水泥浆加量0.5-1%.
注意事项：
1、FCLS有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净。
2、FCLS是弱酸性，使用前要加烧碱把PH值调到9-10。
二、磺化单宁SMT
SMT是老三磺泥浆材料之一，外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈碱性，抗钙可达1000ml/l，抗温可达180-200℃，适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果。加量为0.5%-1%，使用的PH值范围9-11。
三、磺化栲胶SMK
磺化栲胶与磺化单宁作用机理，使用方法相近，可任选一种使用。
四、磺化沥青粉SAS
1、作用：降低高温高压滤失量和润滑的作用。
2、作用机理：SAS 中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在
页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用；同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用。
3、加量：1%-2%。
五、磺化褐煤树脂SPNH
外观：黑色粉末，易溶于水，水溶液为棕褐色。
作用：SPNH 是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强。
加量：1% -2%
质量测试：
1、不溶物小于等于5%。
2、含水分小于等于6%。
3、1%水溶液颜色为深褐色而且永不退色。
六、磺化酚醛树脂SMP
磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂。加入一定数量的SMP可在淡水和盐水钻井液中得到满意的API 和HTHP滤失量。产品分为两种类型，SMP-1用于淡水和低浓度盐水体系，SMP-2 用于高浓度盐水体系。其抗温能力为180℃，通常加量为2.0%-3.0% 。
七、磺化褐煤SMC
外观：黑色粉末，是褐煤、甲醛及Na2CO3在PH为9-11的条件下进行磺化反应制得。
作用：SMC是“三磺”泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性。
特点：
1、抗温性好，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，
2、抗盐能力差，在200℃单独使用时，抗盐不超过3%，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高。
八、腐植酸钾KHm
KHm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物。商业产品为黑褐色自由流动粉末。它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应。通常应用于井底温度不超过120℃的较浅地层。其加量为0.5-1.5%。
九、阳离子褐煤PMC
PMC是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成。PMC有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探。
十、无荧光润滑防塌剂
外观：无荧光润滑防塌剂是由苯酚、甲醛、硝基腐植酸钾等多种化学原料聚合而成的一种聚合物，外观为棕褐色或黑褐色粉末，易溶于水，无荧光。
作用：由于该产品所采用的化学原料中均含有苯环，有大兀键、化学键结合，比较牢固，可以抗高温、抗剪切，可以在粘土表面形成多层吸附。本品的主要防塌机理是镶嵌覆盖和堵塞页岩的层理和微裂缝，防止泥浆滤液进入页岩，减少水化膨胀。在高温深井及易塌的泥页岩井段配聚合物钻井液使用，不仅可以显著改善钻井液的稳定性，而且可以利用分子中的特种基团与钻屑和井壁表面发生物理和化学作用，使钻屑和井壁表面活性点钝化而显著提高钻井液的抑制防塌能力。本品可与分散性和不分散泥浆处理剂相配伍，并有协同效应，使用时不需要附加任何条件，加入泥浆后主要表现为泥浆的滤失量降低，且无荧光显示，电阻率高有利于探井取全、取准电测地质资料。由于本品性能稳定，
泥浆配制工艺简单，操作方便，无污染，钻井完井作业安全，作业周期短，故具有良好的社会效益和经济效益。
十一、水解聚丙烯腈胺盐NH4-PAN
本品为淡黄色粉末，是一种钻井液用降滤失剂。含有-COOH、-COONH4、-CONH4、-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，能改善钻井液流动性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力。由于NH4+页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果和降粘作用，加量为0.5%-1%。
理化性能指表
项目指标
外观淡黄色粉末
烘干量小于等于10.0%
胺含量小于等于7.0%
灼烧残渣大于等于2.0%
筛余物（10目）小于5.0%
钻井液性能指标
项目滤失量ml 表观粘度mp.s
淡水基浆25.0+2.0 6.0-8.0
加样0.3% ﹤8.0 ﹤8.0
盐水基浆55.0+3.0 5.0-7.0
加样1.5% ﹤30.0 ﹤8.0
本产品为淡黄色粉末，溶于水，其水溶液呈碱性，是聚丙烯腈加氢氧化钠水解的产物，用作水基钻井液的降滤失济，兼有一定降粘作用。在淡水钻井液中，耐温可达250℃。
理化指标
项目指标
外观自动流动的粉末及颗粒
纯度≧75%
水份≧7.0%
残碱量≧2.5%
筛余量≧5.0%
钻井液性能指标
项目淡水钻井液盐水钻浆液
基浆
滤失量ml 25+2.0 55+3.0
表观粘度mp.s 6～10 4～8
Na-HPAN处理后滤失量ml ≦13 ≦13
表观粘度mp.s ≦10.0 ≦12.0
十三复合材料
一、广谱护壁剂
广谱护壁剂是延安朝政泥浆有限公司针对陕北石油钻井中常遇到缩径、坍塌、渗漏、岩粉造浆、浆材成本高、施工工期长、泥浆泵胶件磨损严重以及多种泥浆处理剂配制困难历时十五年而研制开发的一种适用于陕北地层的多效能钻井液处理剂。
（一）主要组成成份
广谱护壁剂主要由铵盐、阳离子聚合物、小阳离子、硅酸钾、磺化褐煤树脂、正电胶以及生物聚合物XG131等无机和有机处理剂科学配制复合而成。
（二）适应地层
广谱护壁剂Ⅰ型适用于子长、靖边；广谱护壁剂Ⅱ型适用于志丹、吴旗、定边、安塞、甘泉、富县等矿区，地层越复杂，使用效果越突出。（三）主要性能特点
1、使用简单，一剂多能。只需用广谱护壁剂一种，不必再添加CMC、PAM、PAC-141、SL-Ⅱ、KHm、Na土等任何一种处理剂。
2、预防井壁缩径、坍塌效果极佳，彻底解决了泥页岩因吸水膨胀缩径导致上下钻遇阻，井壁坍塌掉块引发埋钻，岩屑排不上来，以及测井遇阻等难题。
3、岩屑在地面沉淀快。85%的岩屑在井口2米内沉淀，另10-15%岩屑在循环和泥浆池内沉淀，没有岩屑造浆增稠恶性之困惑，没有泥饼厚发生粘钻之风险，钻井液性能始终处于稳定状态，特别适用斜井钻井。
4、中途不用换浆，避免了泥浆对周边环境的污染，保护了生态，属环保泥浆。
5、钻速高。钻井液密度始终维持在1.01-1.05g/cm3，钻速提高1-3倍，达10-18米/小时，钻头寿命延长20-40%，从而带动全井效益大幅度提高。
6、良好的润滑性和流动性，泵压降低30%，泵排量增加20%，钻杆磨耗降低20%，扭矩减少30%，柴油机负荷降低25%，节省柴油20%。
7、泥浆泵胶件磨耗低。钻井液中固相含量始终不超过2%，全井只需检查一次活塞。
8、井内干净（井底无沉粉，井壁无泥饼）。
9、微裂隙漏失自堵功能。广谱护壁含有部分水缓溶物，通过桥接充填孔隙，封堵微裂隙。
10、对油层污染程度小
（1）比重小，压差小，进入油层的浆液量就少。
（2）泥皮薄而坚韧，失水量小，且滤液粘度大，不能渗入油层太远。
（3）滤液含有矿化度，能抑制油层中泥页岩水化膨胀。
（4）固相含量低对油层孔隙堵塞少。
11、成本低，比普通泥浆降低20-50%。
（四）作用机理剖析
1、NH4＋、K＋进入粘土矿物硅氧四面体六角环的空穴后，使上下两晶胞连结得很紧，水分子不能再进入晶胞层间，从而使蒙脱石矿物变为高岭石矿物，起到保护井壁稳定预防缩径井塌的作用。
2、含有较高的矿化度，亦即钻井液的含盐量等于或稍大于岩层液体含盐量，使得钻井液内不能向井壁页岩渗透水化。
3、钻井液滤液粘度较大，大大地阻止了钻井内的水分向井壁更深处移动。
4、阳离子聚合物、生物聚合物XC131都能极大程度地抑制泥页岩表面水化。
5、大浓度K＋、Na＋、Fe＋3、Ca＋2能压缩页岩颗粒间的双电层，使之水化膜变薄聚结沉淀。大分子量聚合物使岩屑“桥联”在一起絮凝沉淀。
（五）加量与用法
广谱护壁剂Ⅰ型加量0.5-1.0%，广谱护壁剂Ⅱ型加量1-1.5%，直接加入搅拌机中搅拌（20-40）分钟即可使用。
（六）价格，陕北统一销价：广谱护壁剂Ⅰ型5000.00元/吨，广谱护壁剂Ⅱ型7000.00元/吨。
二、高粘防塌剂
（一）主要成份
本品为复合制剂，其组份为：黄原胶、羟乙基纤维素、SLSP树脂、水解聚丙烯腈-铵盐和聚合醇。
（二）理化指标
700g水＋35g钠土（5%）＋3.5g高粘防塌剂（0.5%),搅拌60分钟后其性能:失水量6ml/30分钟、漏斗粘度40秒、比重1.05、PH值7.5。（三）作用
抑制水敏性页岩水化、防治渗透性砂岩渗漏，具有卓越的防塌堵漏效果。
（四）适应地层
适应于安塞、志丹、甘泉、吴旗、定边、靖边等矿区，坍塌、渗漏越严重，使用效果越突出。
（五）用量
原浆加量0.5-1.0%
（六）用法
进入垮塌层（直罗组或富县组）前20m将本品按0.5-1.0%加量一次性充进去。例如在安塞化子坪，850m进入富县组，在830m时，井内井外有钻井液50m3，按0.5%加量就得加250Kg。
三、三磺聚合物
1、特性:棕褐色粉末,易溶于水,水溶解呈碱性。
2、作用:抗温可达240℃，抗盐可达5000mg/l，具有优良的降粘降失水效果，保持泥浆体系在高温情况下性能稳定。
3、适应井深: 2000m—5000m。
、加量:计算好井内井外泥浆总体积，然后按1%—2%一次性加到泥浆中。
水泥浆泌水率试验
水泥浆液主要性能试验方法 水泥净浆稠度的试验方法 高效减水剂，减水率12%。水泥净浆稠度采用水泥浆稠度试验漏斗（上口φ178，下口φ13，体积1725ml）测试。测定时，先将漏斗调整放平，关上底口活门，将搅拌均匀的水泥净浆倾入漏斗内，直至浆液表面触及点测规下端（表明漏斗内已经装满1725ml浆液）。 打开活门，让水泥浆液自由流出，水泥浆液全部流完时间（s），称为水泥浆的稠度。 水泥净浆泌水率的试验方法 往高约120mm的有机玻璃容体中填灌水泥浆约100mm深，测填灌面高度并记录下来，然后用密封盖盖严，置放3h和24h后量测其离析水水面和水泥浆膨胀面。离析水的高度除以原填灌浆液高度即为泌 水率，计算公式如下： 泌水率=（静置3h后离析水面高度-静置24h后水泥浆膨胀面高度）/ 最初填灌水泥浆面高度*100% 水泥净浆膨胀率的试验方法 水泥净浆的膨胀率分两部分测试：一为测试水泥浆体凝结前膨胀率；另一为测试水泥浆体中后期膨胀率。测试凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，即将测试好泌水率的水泥浆继续静置21h（实际距离制浆时间为24h）后测量水泥净浆膨胀后的浆面高度。膨胀的 高度除以水泥浆原来填灌高度即为膨胀率。计算公式如下：
膨胀率=（膨胀后水泥净浆面高度-最初填灌水泥浆面高度）/最初填灌水泥面高度*100% 测中后期膨胀率的方法为：用40*40*160水泥软练三联试模，在两端镶嵌铜测头，水泥浆入模后24h拆模并量测试件长度作为试件的初始长度。试件在20±1℃标准条件下进行养护，前14天为水中养护，14后转入湿空气中养护。分别测试试件3d、7d、14d、28d 的长度。膨胀的长度除以试件的基长即为膨胀率，计算公式如下：膨胀率=（膨胀后的长度-初始长度）/试件基长*100% 水泥净浆极限抗压强度的试验方法 用70.7mm*70.7mm*70.7立方体试件对每种配合比的水泥浆液 都制作两组（12块）试块，标准养护28天，测其抗压强度。 不同水胶比水泥浆液的性能 根据规X对水泥浆液的技术条件要求：强度一般与被注浆体同强度，没有要求时应不小于30Mpa；在掺入适量减水剂的情况下，水灰比可减到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；水泥浆中可加入膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%；水泥浆液稠度宜控制在 14~18s之间。所以暂时以减水剂掺量1%，膨胀剂掺量10%为基准配合比进行试验。 水泥净浆稠度测试结果，见（表1） 表1 水泥净浆稠度测试结果
水泥浆换算方法图文稿
水泥浆换算方法 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
水泥浆换算方法 水泥浆的水灰比1:1(质量比),每立方水泥浆中水泥和水的用量各是多少呢怎么计算。水密度1；水泥密度3.1；水质量/水泥质量=水密度*水体积/水泥密度*水泥体积=1*水体积/3.1*水泥体积=1得出水体积：水泥体积=1：3.1；一立方水泥浆中水的体积占四点一分之一；水泥体积占4.1分之3.1 水泥搅拌桩水泥浆比重和水灰比的计算水泥搅拌桩施工中的水灰比一般是设计给出。大体的范围介于0.4~0.5之间。这个假如是0.5来推算一些公式，供大家参考使用。 一、水泥浆比重的概念 1、水泥浆比重，是指水泥浆的重量与体积之比。比如是水灰比是 0.5，那么我们可以计算出水泥浆的比重如下：假如是水是1，那么水泥是2，水的体积是1，水泥的体积是2/3.1（3.1是水泥的比重），这样计算出水泥浆的比重为：（1+2）/(1+(2/3.1))=1.823 2、现场监测根据水泥浆的比重计算水灰比公式 现场水泥浆如何测算其水灰比，采用下面的公式很有用的。我们使用NB-1水泥浆比重仪测量水泥浆的比重，然后反算这种水泥浆的水灰比。假如现场测量的水泥浆的比重为 x，设定水灰比为n，公式如下（推算过程略）：n=（3.1-x）/（3.1*(X-1))我们可以验证一下。我们假如测量的水泥浆的比重是1.823，那么计算水灰比就是：1.277/2.551=0.50 ,就是0.5了与前面计算是一致的。
二、泥浆比重配合比 1、水泥浆： 水泥浆比重γ=(W/C+1)/( W/C+1/3.15) 水灰比W/C=1:1 水泥浆比重 1.5 水灰比W/C=0.8 水泥浆比重 1.6 水灰比W/C=0.6 水泥浆比重 1.7 水灰比W/C=0.5 水泥浆比重1.8 每方水泥用量=1000*(1-空隙率)/(1/水泥表观密度+水灰比) 水泥浆比重=每方水泥用量*(1+水灰比)/1000如空隙率取2%，则:水泥浆比重=0.98*(1+水灰比)/(1/水泥表观密度+水灰比) 2、因水的密度为1g/cm⒊，水泥密度为3.15g/cm⒊(查手册). 那么水灰比为0.8时γ=(0.8+1)/(0.8+1/3.15)≈1.61g/cm⒊水灰比为0.68：1时的水泥浆比重是多少=(1+0.68)/(1/3.1+0.68)=1.678676 吨/立方米注：不计水与水泥化合、结晶等引起的体积变化 3、水的比重为1，水泥的比重为3，用如下公式可算出每L浆液的含灰量，1/(0.4+1/3)=1.364kg/L，1立方水泥浆含水泥量就是1364kg，其他水灰比也可用这个公式，什么水灰比代在0.4那就可以了,很方便. 4、混凝土配合比为1：2.3：4.1，水灰比为0.60。已知每立方米混凝土拌合物中水泥用量为295kg。
通过水灰比确定水泥浆中水泥用量
通过水灰比确定水泥浆中水泥用量 小导管注浆： 根据围岩条件、施工条件、机械设备，需要对围岩进行加固处理的，往往很多情况下会考虑到小导管注浆。 小导管外径一般根据钻孔直径选择，一般选用φ42~50mm的热轧钢管，长度3~5m，外插角10°~30°，管壁每隔10~20cm交错钻眼，眼孔直径为6~8mm。采用水泥浆或水泥-水玻璃浆液注浆时，浆液配合比一般由实验室提供，注浆压力一般在0.5~1.0mpa，必要时在孔口处设置止浆塞。纵向小导管不小于1m的水平搭接长度，环向间距20~50cm。 一般情况下，水泥浆水灰比一般是选择1：1，或者是1：0.5种水灰比在水泥浆中较为常见，在设计中也是经常采用这两种水灰比。 已知水的密度是1g/1cm3,水泥的密度一般是3.0~3.3g/cm3; 水灰比为1：0.5的水泥浆密度计算过程为： 理论计算：（3.1*1+1*0.5）/1.5=2.4g/cm3 实际可以按照试验规程GB／T50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准测试。 水灰比为1：1水泥浆密度计算过程为： 理论计算：（3.1*1+1*1）/2=2.05g/cm3 其实有时候，现场施工的水泥浆只要知道水灰比，基本上就能计算1方水泥浆需要多少水泥；m/3.1+m/1=1(m为质量，考虑到水灰比为1：1） 则1方水泥浆需要750kg水泥 如果水灰比为1：0.5 说明： 1、水泥是不溶于水的，水泥浆实际是一种悬浮物，在计算过程中不能按照溶液、溶剂，饱和或不饱和进行计算，容易走入误区； 则：m/3.1+0.5m/1=1 则1方水泥浆需要1。2t水泥。 基本上实际情况与此相符 通过已知水泥的用量，可以反推水泥浆的方量 而这正是实际施工中最需要的数据，所以在现场收方时一般通过数水泥袋的包数就可以知道水泥浆的方量，再通过已知水泥浆每方的单价，确定注浆的成本。 比如说现场实际使用1t水泥，则知道水灰比，就完全可以确定水泥浆体积v。 1/3.1+1/1=v 则v=1.32m3 业主基本上给的水泥浆单价一般在800~850元/m3 则：1.32*825=1091元 其实很多时候设计院在设计过程中通过公式来计算水泥浆方量，但在实际计量工作中未必会采纳，因为实际情况与设计未必相符，如考虑到围岩裂隙发育，破碎，往往注浆量远远大于设计值，因此强烈建议在现场收方中必须通过所用水泥确定水泥浆方量是可行的、科学的、符合实际的。 还有一种情况是： 例如：纯水泥浆的用水量按水泥的35%计算，水泥密度为3100kg/m3、表观密度为1200kg/m3，试计算每立方米纯水泥浆的用量。 解：
水泥浆配比公式
1、水泥浆量的计算： 理论公式：V=π/4×D2Hk V-水泥浆体积m3 D-套管内径mm H-水泥塞长度m k-附加系数 k值一般取。在此范围内，数值的大小由以下因素而定：深井取大些，浅井取值小些；井径小取值大些，井径大取值小些；灰塞短取值大，灰塞长取值小。 一般在现场的计算公式如下： V=q×H×k 式中：V―――水泥用量，m3 q―――单位长度套管容积，L/m k―――附加系数。一般为、干水泥量计算： 理论公式： T=V×ρ干水泥（ρ水泥浆－ρ水）/（ρ干水泥－ρ水） 其中： ρ干水泥―――干水泥密度；（一般取） ρ水泥浆―――水泥浆密度； ρ水―――水的密度； V―――水泥浆体积；m3
T―――干水泥质量；t 3、清水量计算公式： Q=ρ水泥浆)×V=V-G/3.14 G干水泥重量 式中：Q―――实际配水泥浆的清水量；Kg ρ水泥浆―――所用水泥浆相对密度； V――――所用水泥浆的体积；L 注：现场实用经验公式 配置1方比重为的水泥浆需干水泥25袋，清水方，由此推算出所用干水泥用量及清水用量。 4.顶替量的计算 V=π/4×D2H V:顶替量m3 D：注塞管柱内径m H:管柱下深与所注水泥浆在套管内的实际高度之差。 注水泥塞工艺 1．水泥浆性能、指标 1）淡水水泥浆的配制。 淡水水泥浆配制性能指标参数一览表 （按干水泥100kg，密度ρ＝3.15g/㎝3计算） 水泥浆密度g/㎝3、干水泥用量kg、清水用量L、水泥浆配制量VL 密度计算
淡水水泥浆密度按下面公式计算： 密度ρ＝(100＋ｅ)÷（100÷＋e）＝（100＋ｅ）÷（+e） 清水用量ｅ＝100×（1－ρ／）÷（ρ－1） 水泥浆配制量V＝÷（ρ－1） 举例:现有干水泥1000kg（20袋,50kg/袋）,需配制密度为1.85g/㎝3的水泥浆,其清水用量和水泥浆配制量分别为多少升才能满足要求 清水用量ｅ＝1000（1－）÷－1)＝（L） 水泥浆配制量V＝（×1000）÷100÷（－1）＝（L） 泥浆比重配合比一.水泥浆：水泥浆比重γ=(W/C+1)/(W/C+1/水灰比W/C=1:1水泥浆比重水灰比W/C=水泥浆比重水灰比W/C=水泥浆比重水灰比W/C=水泥浆比重每方水泥用量=1000*(1-空隙率)/(1/水泥表观密度+水灰比)水泥浆比重=每方水泥用量*(1+水灰比)/1000如空隙率取2%，则:水泥浆比重=*(1+水灰比)/(1/水泥表观密度+水灰比)1.因水的密度为1g/cm⒊，水泥密度为3.15g/cm⒊(查手册).那么水灰比为时γ=+1)/+1/≈1.61g/cm⒊水灰比为：1时的水泥浆比重是多少=(1+/(1/+=吨/立方米注：不计水与水泥化合、结晶等引起的体积变化2.水的比重为1，水泥的比重为3，用如下公式可算出每L浆液的含灰量，1/+1/3)=1.364kg/L，1立方水泥浆含水泥量就是1364kg，其他水灰比也可用这个公式，什么水灰比代在那就可以了,很方便.3.混凝土配合比为1：：，水灰比为。已知每立方米混凝土拌合物中
水泥浆配比公式
水泥浆配比公式 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
1、水泥浆量的计算： 理论公式： V=π/4×D2Hk V-水泥浆体积 m3 D-套管内径 mm H-水泥塞长度 m k-附加系数 k值一般取。在此范围内，数值的大小由以下因素而定：深井取大些，浅井取值小些；井径小取值大些，井径大取值小些；灰塞短取值大，灰塞长取值小。一般在现场的计算公式如下： V=q×H×k 式中： V―――水泥用量，m3 q―――单位长度套管容积， L/m k―――附加系数。一般为、干水泥量计算： 理论公式： T=V×ρ干水泥（ρ水泥浆－ρ水）/（ρ干水泥－ρ水） 其中： ρ干水泥―――干水泥密度；（一般取） ρ水泥浆―――水泥浆密度； ρ水―――水的密度； V ―――水泥浆体积；m3 T ―――干水泥质量；t 3、清水量计算公式： Q=ρ水泥浆)×V =V-G/3.14 G干水泥重量 式中：Q ―――实际配水泥浆的清水量； Kg ρ水泥浆―――所用水泥浆相对密度； V――――所用水泥浆的体积；L 注：现场实用经验公式 配置1方比重为的水泥浆需干水泥25袋，清水方，由此推算出所用干水泥用量及清水用量。 4.顶替量的计算 V=π/4×D2H V:顶替量m3 D：注塞管柱内径m H:管柱下深与所注水泥浆在套管内的实际高度之差。 注水泥塞工艺 1．水泥浆性能、指标 1）淡水水泥浆的配制。 淡水水泥浆配制性能指标参数一览表
（按干水泥100kg，密度ρ＝3.15g/㎝3计算） 水泥浆密度g/㎝3、干水泥用量kg、清水用量L、水泥浆配制量V L 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 2) 密度计算 淡水水泥浆密度按下面公式计算： 密度ρ＝(100＋ｅ)÷（100÷＋e）＝（100＋ｅ）÷（+e） 清水用量ｅ＝100×（1－ρ／）÷（ρ－1） 水泥浆配制量V＝÷（ρ－1） 举例:现有干水泥1000kg（20袋,50kg/袋）,需配制密度为1.85g/㎝3的水泥浆,其清水用量和水泥浆配制量分别为多少升才能满足要求 清水用量ｅ＝1000（1－）÷－1)＝（L） 水泥浆配制量V＝（×1000）÷100÷（－1）＝（L） 泥浆比重配合比一. 水泥浆：水泥浆比重γ=(W/C+1)/( W/C+1/ 水灰比 W/C=1:1 水泥浆比重水灰比W/C= 水泥浆比重水灰比W/C= 水泥浆比重水灰比W/C= 水泥浆比重每方水泥用量=1000*(1-空隙 率)/(1/水泥表观密度+水灰比) 水泥浆比重=每方水泥用量*(1+水灰比)/1000 如空隙率取2%，则: 水泥浆比重=*(1+水灰比)/(1/水泥表观密度+水灰比) 1. 因水的密度为1g/cm⒊，水泥密度为3.15g/cm⒊(查手册). 那么水灰比为时γ=+1)/+1/≈1.61g/cm⒊水灰比为：1时的水泥浆比重是多少 =(1+/(1/+= 吨/立方米注：不计水与水泥化合、结晶等引起的体积变化 2.水的比重为1，水泥的比重为3，用如下公式可算出每L浆液的含灰量，1/+1/3)=1.364kg/L，1立方水泥浆含水泥量就是1364kg，其他水灰比也可用这个公式，什么水灰比代在那就可以了,很方便. 3.混凝土配合比为1：：，水灰比为。已知每立方米混凝土拌合物中水泥用量为295kg。
固井水泥浆的水化规律
固井水泥浆的水化规律 ２０１０年第３４卷 第３期 文章编号：１６７３．５００５（２０１０）０３－００５７－０４ 中国石油大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｖ０１．３４Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１０ 固井水泥浆的水化规律 王斌斌，王瑞和 （中国石油大学石油工程学院，山东青岛２６６５５５） 摘要：油气井固井过程就是水泥浆不断水化的过程，采用直接测试的方法考察固井水 泥浆在不问温度、水灰比、掺料和外加剂条件下的水化规律。结果表明：随着温度升高， 水化进程加快，水化温升峰值增大；水灰比的增人使温升峰值降低，水灰比为０．４—０．５５时影响较人；粉煤灰和矿渣能推迟峰值｝｝ｊ现时问，降低水化温升，但矿渣降 低程度不如粉煤灰明显，掺量增加，水化后期温升较大；氯化钙对水化温升的影响随掺量 的增加而变大，增大水化温升，加快峰值出现，但掺量较人会引起水化温升过高。 关键词：同井水泥浆；水化机制；水化温升；外加剂中图分类号：ＴＥ ２５６．７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５００５．２０１０．０ ３．０１２ Ｈｙｄｒａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙ ＷＡＮＧＢｉｎ．ｂｉｎ．ＷＡＮＧＲｕｉ—ｈｅ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｍｉ＠ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５５５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｈｙｄｒａｔｉｏｎ．Ｈｙｄｒａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｗａｔｅｒｔｏｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏｓａｎｄａｄｍｉｘｔｕｒｅｓｔｈｒｏｕｇｈｄｉｒｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒ－ ａｔｕｒｅ ｃａｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｒｉｓｅｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｃａｌｌ ｗａｔｅｒｔｏ ｅｅ— ｍｅｎｔｒａｔｉｏ ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｉｓｅ，ａｎｄｉｔ ｃａｎ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ａｆｆｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ ｔｏ ｗａｔｅｒｔｏｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏｉｓ０．４－ｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃａｎ
地面预注粘土水泥浆及化学浆技术
地面预注粘土水泥浆及化学浆技术 基建矿井针对井筒基岩段含水层多，涌水量大的问题，井筒施工时，一般都采用地面预注浆或工作面预注浆的方法，在井筒周围形成封水帷幕，以利于井筒的掘砌施工。具体到某一个井筒是采用地面预注浆，还是工作面预注浆，要根据井筒检查孔的水文地质资料确定。当含水层较多、层位分散，预计涌水量较大时，宜采用地面预注浆；当含水层较少，预计涌水量也不大时，则可采用工作面预注浆，以保证注浆效果，尽量缩短建井工期。 赵官矿井地处黄河北煤田，矿井地质储量3.2亿吨，设计能力90万t/a，采用一对立井开拓（主井直径5m,副井直径6m），是黄河北煤田开发建设的第四个矿井，水文地质条件比较复杂。根据井筒检查孔的水文地质资料表明，在二叠系山西组、石炭系太原组234m 厚的地层内，主井有三层含水， 预计井筒涌水量45.82m 3/h；副井有七层含水，预计井筒涌水量1353.74m 3/h。因此，主井采用工作面 超前探水预注浆的方法施工；而副井采用地面预注浆的方法施工。下面就副井地面预注粘土水泥浆及化学浆的设计及施工工艺，做一简要论述。 1 水文地质条件 根据井检孔资料，二叠系山西组底界深度334.2m，层厚66.2m，主要以中、细砂岩为主，其次为粉砂岩、粘土岩。石炭系太原组深度502m,厚度167.8m，主要以灰黑色泥岩、粉砂岩为主，次为砂岩、石灰岩，为井田主要含煤地层，本组地层中岩浆岩活动较为强烈。地层倾角较小，一般在7～9o，未发现大的断层和褶曲。 根据副井检查孔地质报告，副井基岩段裂隙发育，水量丰富，七个含水层合计涌水量1353.74m 3/h。 各含水层情况如下表1。 表1 副井井筒含水层情况 2注浆设计 井筒表土段采用冻结法施工，冻结深度设计为 312m。根据各含水层分布、冻结深度及井筒深度，设 计注浆起止深度，并划分个注浆段高。 2.1注浆起止深度 注浆起止深度为302m～512m，注浆段总长210m。 其中302m～312m 为岩帽注浆段，采用单液水泥浆； 312m～512m 为基岩注浆段，主要是粘土水泥浆。火成 岩含水层在注完粘土水泥浆之后，再复注化学浆。 2.2注浆段高 注浆段高的划分取决于含水层的位置、厚度以及注浆泵的性能等诸多因素。根据不同的地质条件，段高划分遵循针对性、特殊性及一致性的原则。针对性是对已确定的含水层（段）进行注浆；特殊性是指注浆用于特殊的目的，如断层、破碎带的加固以及特殊地层的处理等；一致性是将具有相同地质沉积环境、相同的岩性及裂隙发育规律的一组或两组以上的岩层划为同一注浆段高。 根据副井检查孔地质资料及以上原则，划分不同的注浆段高（见表2）。对于359.1m～361.9m 的火成岩注入特种化学浆时，采用5～10m 的小段高单独注入。 表2 副井注浆段高划分表 含水层 名称 深度 （m） 厚度 （m） 涌水量 M 3/h 风化带 267.9～288.8 20.9 9.27 火成岩 359.1～361.9 2.8 8.84 二灰 432.5～436.9 4.4 41.16 砂岩 452.3～455.1 2.8 104.28 四灰 489.0～490.8 1.8 42.17 五灰 496.5～497.6 1.1 278.91 火成岩 497.6～502.0 4.4 869.11 合计涌水量（M 3/h） 1353.74
水泥浆配比公式
水泥浆配比公式 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
1、水泥浆量的计算： 理论公式： V=π/4×D2Hk V-水泥浆体积 m3 D-套管内径 mm H-水泥塞长度 m k-附加系数 k值一般取1.5-4。在此范围内，数值的大小由以下因素而定：深井取大些，浅井取值小些；井径小取值大些，井径大取值小些；灰塞短取值大，灰塞长取值小。 一般在现场的计算公式如下： V=q×H×k 式中： V―――水泥用量，m3 q―――单位长度套管容积， L/m k―――附加系数。一般为1.3-1.5 2、干水泥量计算： 理论公式： T=V×ρ干水泥（ρ水泥浆－ρ水）/（ρ干水泥－ρ水） 其中： ρ干水泥―――干水泥密度；（一般取3.15） ρ水泥浆―――水泥浆密度； ρ水―――水的密度； V ―――水泥浆体积；m3
T ―――干水泥质量；t 3、清水量计算公式： Q=1.465(1-0.317ρ水泥浆)×V =V-G/3.14 G干水泥重量 式中：Q ―――实际配水泥浆的清水量； Kg ρ水泥浆―――所用水泥浆相对密度； V――――所用水泥浆的体积；L 注：现场实用经验公式 配置1方比重为1.85的水泥浆需干水泥25袋，清水0.6方，由此推算出所用干水泥用量及清水用量。 4.顶替量的计算 V=π/4×D2H V:顶替量m3 D：注塞管柱内径m H:管柱下深与所注水泥浆在套管内的实际高度之差。 注水泥塞工艺 1．水泥浆性能、指标 1）淡水水泥浆的配制。 淡水水泥浆配制性能指标参数一览表 （按干水泥100kg，密度ρ＝3.15g/㎝3计算） 水泥浆密度g/㎝3、干水泥用量kg、清水用量L、水泥浆配制量V L 1.70 100 65.76 97.57
固井-水泥浆化学概要
固井-水泥浆化学概要 1 固井 1.1 定义 固井就是在井眼内下入套管柱，在套管柱与井壁环形空间注入水泥浆进行封固。 1.2 目的 （1）封隔疏松、易塌、易漏等地层； （2）封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通道； （3）安装井口，控制油气流，以利于钻进。 1.3 流程 （1）下套管 套管类型有： 1）表层套管 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。 2）生产套管（油层套管） 用以保护生产层，提供油气生产通道。 3）中间套管（技术套管） 用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。 （2）注水泥 下套管后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。 （3）井口安装和套管试压 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。套管试压是检查固井质量的重要组成部分。安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。 1.5 特殊固井技术 不是一次通过套管内注水泥的方法属于特殊固井技术，主要有大口径深井套管固井、延迟固井技术、大斜度定向井注水泥、可溶性地层固井工艺、尾管及尾管回接固井工艺、酸性气井或含硫气井注水泥、多级注水泥技术、高温井注水泥等[1]。 1.6 国内外固井现状及发展趋势[2] 自1903年开始固井以来，经过近100年的努力，国内外固井技术有了一定的进步，主
要有：油井水泥的扩充与完善；普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展；复杂的地层固井技术日趋完善；固井计算机模拟、仿真与监控技术，提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性等。 我国固井技术现状与国外还存在着差距，今后要重点加强抗高温、抗盐系列外加剂的研究与开发，不断拓宽油井水泥外加剂的适用范围，进一步加大油井水泥外加剂的现场使用力度。 2 水泥浆 2.1 定义 2.2 发展过程 （1）1903年第一次在油井中使用水泥，以封堵水层。 （2）1910年第一次用水泥封堵井眼与套管的环形空间。 （3）20世纪30年代末才开始使用水泥外加剂。 2.3 功能 （1）固井和保护套管； （2）保护高压油气层； （3）封隔严重漏失层和其他复杂层。 2.4 组成 （1）水 配水泥浆的水可以是淡水、盐水或海水。 （2）水泥 由石灰石、粘土在1450~1650℃下煅烧、冷却、磨细而成，主要含下列硅酸盐和铝盐酸：1）硅酸三钙3CaO·SiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，水化速率和强度增加率高，早期强度和最后强度都高。 2）硅酸二钙2CaO·SiO2（简称C2S） 含量一般在24％～30％之间，水化反应缓慢，强度增长慢，最终强度高。 3）铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A） 含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。 4）铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF） 含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。