丹宁碱液铁铬木质素磺酸盐
钻井培训教材
• 二）、降滤失剂 • 1、羧甲基纤维素钠盐 • 代号为Na－CMC，简称CMC，目前常用的 有低粘CMC、中粘CMC、高粘CMC三种。为 白色纤维状粉末，具有吸湿性，不溶于 酸和醇等有机溶剂，易分散于水中形成 胶状液，抗温达90～140℃，有一定抗盐、 抗钙能力。 • 主要用于各种水基钻井液的降滤失剂， 还具有抑制页岩水化膨胀作用、增稠作 用等。
4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底， 帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。 5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度， 避免沉砂卡钻。另外承受钻杆和套管的 部分重力。 6、润滑并冷却钻头，钻具。 7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等 对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染 和损害。 8、利用钻井液，准确获得井下资料。
3、岩心录井 概念：利用取心工具，将井下一定深度 地层的岩石以柱状形式取上来，并对其 进行分析、研究而取得各项资料的过程。
• 4、荧光录井 概念：石油中的油质、沥青等在紫外 光的照射下，能发出一种特殊光亮，就 是荧光。根据荧光显示的亮度及颜色的 差别，测定出石油的含量和组成成分， 对油气层进行定性和定量解释，就是荧 光录井。 荧光录井的方法 • ⑴ 岩屑干照法。 • ⑵ 点滴分析法。
⑶ 记录方法 就是将钻时、接单根、停钻、停泵、 变泵等一些情况详细记录在钻时记录表 上。钻时的变化能反映地层的坚硬或松 散程度。根据钻时的大小可以粗略地判 断岩性和进行地层对比。根据钻时记录 绘制钻时曲线，并结和有关地质资料， 对地层、岩性、含油气等情况进行综合 分析。
2、岩屑录井 概念： 在井深不断加深过程中，按 照一定的取样间距和迟到时间，将岩屑 连续收集起来，进行观察、分析，并综 合运用各种录井资料进行岩屑归位，以 恢复地下原始剖面的过程。
• 二）、钻井液粘度、切力与钻井的关系 • 1、粘度、切力过大有以下害处。 • ⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低， 钻速慢； • ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效 力），易引起井下复杂情况； • ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、 喷、漏和井塌等事故； • ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
煤田泥浆书
丹宁又叫鞣质，即具有鞣皮成革能力的物质。
工业用丹宁主要用五倍子在水中加热浸取，经提纯和干燥后得五倍子丹宁粉。
植物栲胶（可由红柳根、橡椀、落叶松树皮等提取制成）也含有约48％～70％的丹宁。
丹宁可溶于水，水溶液成弱酸性。
五倍子丹宁粉或栲胶均不能直接用来处理泥浆，需要用烧碱进行水解处理。
经处理后得丹宁碱液NaT或栲胶碱液NaK。
它们起作用的主要成分都是丹宁酸钠，在泥浆中，丹宁酸钠被吸附在粘土颗粒水化弱得端部，由于丹宁酸钠分子中得羧钠基—COONa和酚钠基—ONa有强的水化性，使粘土颗粒的水化膜增厚，拆散或削弱了泥浆的网状结构，放出被网状结构所包围的自由水，从而降低泥浆的粘度、切力，并有一定的降失水作用。
配制丹宁碱液常用的配方是丹宁粉：烧碱＝2：1、1：1、1：2不等。
栲胶中含纯丹宁量较少，配制栲胶碱液的常用配方是栲胶：烧碱=2:1或3：1。
它们一般配成1、10或1/5浓度，泥浆中加入量为0.5%~1%。
为了便于现场使用，有些化工厂生产有栲胶碱粉成品。
丹宁碱液和烤焦碱液是良好的泥浆稀释剂。
但它们抗盐、抗钙、抗温的能力较差，而且栲胶碱液中含有糖类，温度较高时容易发酵变质。
为了提高丹宁类处理剂的技术性能，各地厂家生产有多种丹宁类改性产品。
1、磺甲基化丹宁（代号SMT）和磺甲基化栲胶（代号SMK）它们是由丹宁或栲胶与甲醛和亚硫酸氢钠进行磺甲基化反应制成的，是80年代初发展起来的一种较好的稀释剂，具有强的抗温（达180℃）能力和一定的抗钙、抗盐能力。
成品为棕褐色粉状或细粒状，吸水性强，易溶于水，水溶液成碱性。
在泥浆中加入0.5%!1%即可获得良好的稀释降粘效果。
2、丹宁酸钾KTN丹宁酸钾是成都某化工厂1989年新开发的产品。
在丹宁分子中引入钾离子，除了保持原有的稀释性能外，还具有抑制泥、页岩吸水膨胀的能力。
产品为棕褐色粉状，易溶于水，在泥浆中加量约0.2%~0.5%。
（二）腐植酸类腐植酸处理剂是以褐煤（也用泥煤或风化煤）为基础原料的有机处理剂。
第六章水基钻井液方案
2019/9/10
石油工程学院
12
如果是水泥引起的污染，由于Ca2+和OH-同时进入钻 井液，致使钻井液的pH值偏高。最好用碳酸氢钠 (NaHCO3)或SAPP(即酸式焦磷酸钠)清除Ca2+。反应方程 式为：
清除了Ca2+ ，又适当地降低了pH值。
2019/9/10
石油工程学院
13
2．盐侵和盐水侵
1、粘度切力急剧上升；
2、滤失量增加；
3、粘度切力增加到一
定值后急剧下降。
4、PH值下降
2019/9/10
石油工程学院
15
钻井液中的粘土矿物由于晶格取代颗粒表面带有负电荷， 吸附阳离子形成扩散双电层。随着进入钻井液的Na+浓度不断增 大，增加粘土颗粒扩散双电层中阳离子的数目，压缩双电层， 使扩散层厚度减小，颗粒表面的ξ电位下降。粘土颗粒间的静 电斥力减小，水化膜变薄，颗粒的分散度降低，颗粒之间端— 面和端—端连接的趋势增强。絮凝结构的产生，导致钻井液的 粘度、切力和滤失量均逐渐上升。当Na+浓度增大到一定程度之 后，压缩双电层的现象更为严重，粘土颗粒的水化膜变得更薄 ，使粘土颗粒发生面—面聚结，分散度降低，钻井液的粘度和 切力在分别达到最大值后又转为下降，滤失量继续上升。
2019/9/10
石油工程学院
23
解决方法：
1、采取物理脱氧的方法，充分利用除气器等设备， 在搅拌过程中控制氧的侵入量。
2、PH值维持在10以上抑制氧的腐蚀，在较强的碱性 介质中，氧对金属铁产生钝化作用，在钢材表面生成一 种致密的钝化膜，降低腐蚀速率。
3、化学清除法。选用除氧剂与氧发生反应，降低钻 井液中氧的含量。常用的除氧剂有亚硫酸钠(Na2SO3)
常见的钻井液体系-王宝田
• （2）石膏钻井液
• （3）氯化钙钻井液
• （4）盐水钻井液
1、石灰钻井液
•
用石灰作钙的来源时，称石灰钻井液。钻井液的pH值
应控制在 11 ． 5 以上，使 Ca2+ 含量保持在 120 ～ 200mg
／L，石灰过量时为3000～6000mg／L。
•
石灰钻井液，有高碱性石灰钻井液与低碱性石灰钻井 液之分，低碱性石灰钻井液是从高碱性石灰钻井液发 展来的，高碱性石灰钻井液在高温下有固化的缺点， 一般只能用到 4000 米以内的井，而低碱性、低石灰钻 井液， pH 值应控制在 11 ． 5 以内，用抗高温的处理剂
4．钠羧甲基纤维素的作用
钠竣甲基纤维素代号 Na-CMC，它是链状水溶性高分子化合物，
1945年Na-CMC开始引进用于钻井液。 Na-CMC水溶液性质如下： （1）pH对溶解度的影响较大 （2）热稳定性较差
（3）Na-CMC有一定的抗盐、抗钙能力
Na-CMC降滤失量机理：
Na-CMC降滤失量作用主要有三条。改善泥饼性质；增 加分散介质粘度；减少自由水。Na-CMC在钻井液中电 离生成多价负离子，它有多种官能团，-COONa、-OH
有用量少、絮凝能力强的特点。现在比较为人们所接受的是 “架桥理论”或“桥联理论”，即长链的高聚物，同时吸附在 几个粘上颗粒上，在它们之间架起桥来，然后通过大分子的卷 曲使这些颗粒产生絮凝和聚集。根据这样一个设想，高聚物产 生絮凝作用，必须具备以下几个条件：
高聚物产生絮凝作用，必须具备以下几个条件
可与粘上边缘断键处铝离子相吸，-OH和土粒氧形成氢
键，使CMC能吸附在粘土颗粒形成水化层，同时增大土 粒的了电势，细粘土粒亦可与大分子吸附粘结，参与网
04 钻井液常用原材料和处理剂
五）、页岩抑制剂 1、磺化沥青钠盐 代号SAS－1，为黑褐色膏状胶体或粉剂， PH值为8～11，密度为1.0 g/cm3。其主要 用作各类钻井液的页岩抑制剂，并有润滑 和控制高温高压滤失量的效能。 2、水分散沥青 代号SR－401，黑色粉末。主要用作页岩 微裂缝和破碎带的封闭剂而起防塌作用， 并有较好的润滑能力。一般用量为0.5％～ 4％。
二、有机处理剂 一）、稀释剂（降粘剂） 稀释作用主要是通过稀释剂分子在粘土 颗粒某些部位的吸附，改变粘土颗粒的 表面水化状态，减弱或拆散钻井液内部 的网状结构来达到稀释的目的。
1、单宁碱液：代号NaT 2、磺甲基单宁：又叫磺化单宁，代号SMT 3、铁铬木质素磺酸盐 简称铁铬盐，代号FCLS。为棕黑色粉末，易溶于水， 水溶液呈弱酸性。 其主要用作抗盐抗钙的分散型钻井液的稀释剂，可减 弱粘土颗粒间的流动阻力，降低粘度和切力；也可抑 制泥页岩的水化膨胀和分散，而防止粘度和切力的上 升，有利于井壁稳定。此外铁铬盐还具有降滤失作用 和抑制粘土水化膨胀的作用。
3、水解聚丙烯腈钾盐 代号KPAN，为棕红色或淡黄色粉末，易 溶于水，水溶液呈碱性。为丙烯酸类页 岩抑制剂，并有降滤失、抗污染和防塌 等特点。
六）表面活性剂 表面活性剂的种类繁多，在钻井液中的 作用也是多方面的。除用作乳化剂、消 泡剂外，选用适当的表面活性剂处理钻 井液，对提高钻井液的热稳定性、保护 油气层、降低滤饼摩擦系数，防塌、防 腐、提高钻速、预防和解除钻井液中的 复杂事故等方面有突出的效果。
1)降粘剂
产品：丹宁、栲胶、铁铬盐、磺化丹宁、磺化栲胶 作用原理：优先吸附在粘土端面，拆散网加结构。
2)增粘剂
产品：高粘CMC、羟乙基纤维素、生物聚合物（XC） 作用原理：形成高分子网架结构
钻井用化学剂
02
1
钻井液：钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井操作正常进行的流体
2
钻井液的功能：携带和悬浮钻屑；稳定井壁；冷却和清洗钻头、净化井底；平衡地层压力；获取井下信息
3
钻井液的类型：水基钻井液、油基钻井液
复习:
2.2 钻井液处理剂
2.2.1 稀释剂 --降低钻井液粘度和切力的化学剂 钻井液稠化的原因 钻井液中固相颗粒含量过多 粘土颗粒形成网状结构
2.3 固井水泥外加剂
固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥
固井是油井建设中的重要环节
2.3 固井水泥外加剂
固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥
固井是油井建设中的重要环节
油井水泥的主要作用:
隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层
2.3 固井水泥外加剂
固井是油井建设中的重要环节
钻井液配制时需注意:
钻井液中必须有大、中、小各种颗粒，并有合理的分布
钻井液中必须有大、中、小各种颗粒，并有合理的分布
胶体颗粒类型---颗粒扁平、水化性好，则在压力下容易变形
01
02
钻井液配制时需注意:
1、降滤失剂作用原理
稳定胶体颗粒作用---护胶作用
羧甲基纤维素与粘土颗粒的吸附方式
护 胶 作 用
部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）
聚丙烯酰胺 絮凝+降滤失
部分水解的聚丙烯酰胺
醋酸乙烯酯—顺丁烯二酸酐共聚物（VAMA）
几种典型的高分子絮凝剂:
井壁坍塌的原因
非膨胀性页岩裂解
页岩水化膨胀
---高岭石和伊利石吸水后会引起层间裂解
2.2.4 页岩抑制剂
无机盐---效果最好的是KCl、(NH4)2SO4
油田化学-第2章钻井液化学-第5节
第五节 钻井液体系及其应用
（2）基本性能及配方
我国各油田在地层较稳定地区，正常压力地层 及3500米以内的井，固控设备齐全时，大多使用下 列配方：
膨润土： 15-40kg/m3； 纯碱： 1.2-3.2kg/m3； 絮凝剂： KH-PAM或80A-51， 0.5-5 kg/m3；
第五节 钻井液体系及其应用
第五节 钻井液体系及其应用
举一个实际的例子： 水油体积比（水/油） 30：70 主乳化剂：石油磺酸铁 10% 环 烷 酸 7% 助乳化剂：腐植酸酰胺 3.5% 油中可分散胶体：有机粘土 2%
第五节 钻井液体系及其应用
钙处理泥浆的优点是： 1）流动性好、粘度、切力低、稳定性高。 2）可抑制泥页岩的水化膨胀、防止地层 坍塌。 3）可钻进石膏层和岩盐层。 4）抗温和抗粘土侵，抗钙侵抗盐侵能力 强。 5）对油层渗透性损害小。
第五节 钻井液体系及其应用
（2）钙处理钻井液的配制原理
以石灰、石膏、CaCl2或水泥加入泥浆中提供 Ca2+，交换粘土表面的吸附的Na+，使粘土表面吸 附的阳离子大部分变成Ca2+。粘土的水化能力减弱， 电位降低，粘土水化膜变薄。粘土颗粒形成一定的、 适度的絮凝状态，再配以钻井液稀释剂和滤失剂的 作用下，使钻井液的分散度保持稳定，形成适度絮 凝和性能良好的粗分散体系。
第五节 钻井液体系及其应用
其优势如下： 1）可抑制水敏性粘土水化分散； 2 ）抗钙、抗盐能力强，适用于钻进岩 盐层和深井。 3）性能稳定、流动性好。
第五节 钻井液体系及其应用
盐水钻井液中含有大量的NaCl，粘土絮凝成 一定的大颗粒，由细分散体系变成粗分散体系。在 此时加入一定的稀释剂和降滤失剂，它们吸附在粘 土颗粒周围，将其保护起来形成稳定的粗分散体系。
中外常用钻井液处理剂名称对照及主要用途教材
KNPAN
抑制性水基钻井液处理剂
无萤光防塌剂
SWF-1，MKNPAKHP，GMFF
水基钻井液防塌剂
复合醇基抑制剂
PF-JLX
聚合醇水基体系页岩抑制及润滑剂
表8润滑剂
通称或主要成份
中国名称
外国名称
主要用途
油基润滑剂
PDF-LUBE
RT-443
FK-3
MIL-LUBE
LUBE-167
MAGCOLUBE
ZJT-1
CMC-HV
IDF RHEOPOL
MILPARK CMCHV
CELLEX（HV）
水基钻井液增粘和降失水
羟乙基纤维素
HEC
W O 2IL
LIQUI-VIS
IDHEC
IDHEC-L
完井液盐水增粘剂
石绵纤维
石绵
HN-1，SM-1
改性石绵
FLOSAL
SUPER VISBESTOS
VISQUICK
水基钻井液增粘剂
THIN-X
CPD
水基钻井液降粘剂
树皮提取物
栲胶，改性栲胶
SMK，FSK
磺化栲胶
831
Q-B-T
MIL-QUEBRACHO
石灰钻井液和淡水钻井液降粘剂
褐煤产物或苛性褐煤等
腐植酸钠，NAHM
腐植酸钾
无铬磺化褐煤
GSMC
PFC
CARBONOX
TANNATHIN
LIGCO
CAUSTI-LIG
K-LIG
XKB-LIG
水基钻井液润滑降摩阻
极压润滑剂
RH-3
ZR-110
KRH
LUBRI-FILM
常用钻井液材料及其功用
一、稀释剂泥浆稀释剂，或分散剂，通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度（见图1）。
稀释剂吸附粘土层，因此破坏了层间的引力。
加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。
大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。
有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。
与无机稀释剂相比，有机稀释剂可用于高温条件下（铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂，但是不适合用于环境敏感地区）。
有机稀释剂通常会有助于滤失控制。
聚合；絮凝；（面对面）；（边对面）；（边对边）；解胶；抗絮凝图. 1粘土颗粒的连接无机稀释剂包括焦磷酸钠（SAPP）、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。
无机稀释剂在低浓度情况下是有效的，但是通常只用于150ºF的温度以下。
它们的应用一般局限于氯化物浓度低和pH值低的淡水粘土泥浆。
长期以来，水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用，其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。
钻井作业中钻屑不断混进泥浆中，那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用机械的方式清除。
应当定期添加水到水基泥浆中，以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。
如果不补充水，那么由于固相浓度增加，粘度就会上升。
而化学方式的降粘效果不佳。
在没有添加重晶石或膨润土的情况下，塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。
磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。
磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用，因此，它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。
磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶置换，它可使片晶相互排斥，最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。
在被严重污染的离子环境中，磷酸盐的使用是有限的。
如果有自由的钙离子或镁离子存在，不论其数量多少，都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。
由于清除了可用的磷酸盐，这就限制了降粘能力。
表2列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐优点1) 在井深较浅的条件下，在大多数膨润土水基泥浆中，磷酸盐是一种十分有效的稀释剂。
钻井液——精选推荐
钻井液（泥浆）工艺学第一章 钻井液功用无论在石油钻探还是在岩心钻探中，要保证优质快速钻进，正确的选择、使用钻井液十分的重要，因此钻井液被称为钻进过程的血液。
其功用有以下几点： 1、 清洗孔底，悬浮和携带岩粉。
例如：利用钻井液的触变性，将岩粉悬浮起来，可以防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。
2、 冷却钻头，提高钻头的使用寿命。
例如：金刚石钻进，其钻头温度可以升到300度以上，如果得不到及时的冷却，就会造成烧钻（即金刚石的碳化）。
3、 润滑钻头和钻具，减弱钻具的振动。
例如：在高速钻进的金刚石钻进中，加入润滑剂的乳化冲洗液，可以减小钻头与孔底岩石、钻杆与孔壁间的摩擦阻力和有效地减弱钻具高速回转时的振动及减轻钻机等动力机的荷载，使钻头平稳工作。
4、 形成泥皮，保护孔壁。
例如：钙处理剂泥浆对水敏性地层有抑制作用，有效地防止孔壁的膨胀和坍塌。
5、 在反循环钻进中，输送岩心。
6、 在采用涡轮钻、螺杆钻及冲击回转钻进中，起传递动力的工作介质。
第二章 钻井液的性能按照API 推荐的钻井液性能指标，包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度（视粘度）、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、PH 值、含砂量、固相含量、膨润土含量、和各种离子的质量浓度等。
1、 粘土的选择：含蒙脱石的粘土、海泡石抗盐粘土。
粘土的性质：粘土因晶格取代而带负电，因内外表面都能进行水化及阳离子交换容量高故而水化膨胀性强。
2、 粘土的扩散双电子层理论：粘土溶于水中，吸附的阳离子便解离，向外扩散，结果形成胶粒带负电的扩散双电层。
3、 粘土-水胶体分散体系的稳定性与聚结：1) 稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。
其中影响动力稳定性因素主要有：颗粒半径、介质粘度；影响聚结稳定性的因素是分散介质的电解质浓度与价态。
2) 缩小颗粒半径和增加介质粘度可以提高动力稳定性；降低电解质浓度和价数可以提高聚结稳定性。
4、 钻井液的流变性：在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
常用钻头钻具套管体积表
常用钻头钻具体积表1、常用钻具与套管内容积、排代量2、方钻杆有关数据3、平均井径的计算方法井深:H ，井段1:厚h 1，井径d 1；井段2:厚h 2，井径d 2； 井段3:厚h 3，井径d 3； . . . . . . 井段n:厚h n ，井径d n ； 平均井径:Hd h d h d h d h D nn 2233222211++++=4、钻井液在井内环空间的上返速度上返速度V:式中:Q-泵排量,m 3/s D-井眼直径,m d-钻具外径,m5、流型指数与稠度系数的计算公式流型指数n:稠度系数K:或6、NaCl 溶液的含量及密度)/()(785.022s m d D QV -=300600lg32.3ΦΦ=n )100/()510()1020(2300600ft lb K nn Φ=Φ=)()510(47849.0)1020(47849.0600600Pa K nn Φ=Φ=7、常见物质比重表8、泥浆“SI”单位换算表9、泥浆专用词汇、代号、单位对比表10、常用化合物化学符号和常用处理剂代表符号12、5″钻杆不同排量时泥浆在不同井眼中上返速度（米/秒）13、5″钻杆不同井眼起钻泥浆液面下降表（米）4、加重[降低]1m3泥浆所需重晶石(4.2/g)[或加淡水]用量表（Kg）[m3]915、加重一立方米泥浆所需石灰石粉（2.7g/cm3）用量表（Kg）16、研究泥浆性能的一些数学公式7、有机化合物官能团名称表18钻具数据19、泥浆泵排量计算公式泥浆泵排量：式中：λ——容积系数，按0.8计；S——活塞冲程，cm；n——每分钟冲数；F——缸套面积，cm2；f——拉杆截面积，cm2；m——计算系数：双缸作用泵m=30，三缸作用泵m=20。
泥浆泵的允许泵压：式中：N泵——输入泵的最大功率（马力）×泵的机械效率；)/(1000)2(slmfFnSQ⋅-⋅⋅=λ)(75.0MPaQNP泵泵压=Q——泵最大冲数时的理论排量（升/秒）。
油田化学-赵雄虎 第四章第三节
第三节 降粘剂目前使用的钻井液降粘剂根据作用机理可分为两大类，下面分别作以介绍。
一、分散型降粘剂这类降粘剂主要是高价阴离子，以天然聚合物改性产品为主，主要有丹宁类、木质素磺酸盐类1． 丹宁类丹宁，是Tannins的译音，即植物丹宁（vegetable tannins），又名鞣质或植物鞣质，是含于植物体内的能将生皮续制成皮革的多元酚衍生物，属于弱有机酸，在PH<5时以沉淀形式析出。
天然的植物丹宁一般为有色的非晶形固体，能溶于水，也部分地溶于丙酮、乙酸乙脂、甲醇、乙醇等有机溶剂，但不溶于乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、苯等溶剂、其水溶液呈酸性，味苦涩，有收敛性。
它在碱溶液内易氧化而颜色变深，与明胶、生物碱作用会产生沉淀，遇三价铁离子呈有色（兰或绿色）反应。
丹宁溶液呈胶体化学性质。
丹宁具有酚类物质的通性，如铁盐颜色反应、碱性条件下的氧化、易起芳环亲电取代反应、与重氮盐或醛类相偶联等。
这些化学反应是对丹宁进行改性的基础。
丹宁分子在水中有缔合现象，使分子量增加。
且缔合程度随其在溶液中浓度的增大而增加；在1％的水溶液中其分子量为 2500（士125），相当于二聚物；在10％及20％的水溶液中其分子量各为4016及5450；在丙酮溶液中以单体形式存在。
丹宁酸在水溶液可以水解，生成双五倍子酸、五倍子酸（也叫没食子酸）和葡萄糖。
这些水解的酸性产物在NaOH溶液中生成双五倍子酸钠和五倍子酸钠,通常统称为丹宁酸钠或丹宁碱液。
它是钻井液中较早使用的降粘剂。
由于丹宁酸含有酯键，在NaOH溶液中易于水解，高温水解加剧，降粘能力减弱。
因此，丹宁碱液抗温能力在100～120℃之间，仅用于浅井或中深井，现在已很少使用。
为了提高丹宁酸钠的抗温性，通过丹宁与甲醛和亚硫酸钠进行磺甲基化反应制备了磺甲基丹宁（SMT），再进一步与Na2Cr2O7发生氧化、螯合反应制得磺甲基丹宁铬络合物。
热稳定性、降粘性能明显提高，抗温可达180～200℃。
铬铁木质素磺酸盐
铬铁木质素磺酸盐是一种有机高分子絮凝剂，由木材经过化学处理后得到。
它具有优异的絮凝效果，广泛应用于污水处理、石油工业和造纸行业中。
铬铁木质素磺酸盐的成分主要由木质素磺酸盐和少量铬铁等金属元素组成。
木质素是一种天然高分子化合物，存在于植物组织中，而木质素磺酸盐是木质素经磺化反应得到的产物，具有亲水性、憎水性、溶胀性等特点。
铬铁等金属元素的存在可以提高其水溶性和絮凝效果。
在污水处理领域，铬铁木质素磺酸盐能够有效地去除水中的悬浮物、有机物、胶体等杂质，提高水的透明度和回收率，广泛应用于各种工业和生活污水处理。
在石油工业中，它可以提高采油效率，降低采油成本。
在造纸工业中，它可以改善纸张的质量，提高纸张的强度和稳定性。
铬铁木质素磺酸盐的生产过程包括木材的预处理、磺化反应和金属元素的添加等步骤。
预处理过程中，木材被破碎和清洗，去除杂质和部分木质素。
磺化反应是在酸性条件下将木质素转化为木质素磺酸盐。
金属元素的添加是通过添加铬铁等金属盐溶液来实现的。
作为一种重要的有机高分子絮凝剂，铬铁木质素磺酸盐的应用前景十分广阔。
随着环保意识的提高和技术的进步，它有望在处理工业和生活污水方面发挥更大的作用，同时也在石油开采和造纸工业中具有广泛的应用前景。
此外，它的絮凝效果和环保性能使得它在绿色化学领域具有研究价值和应用潜力。
然而，作为一种化学产品，铬铁木质素磺酸盐的生产和使用过程中也会产生一些环境问题，如废水排放和废弃物处理等。
因此，在生产和使用过程中需要采取有效的环保措施，确保其安全、环保地应用于各个领域。
钻井用化学剂
那么降粘剂是如何起作用的？
粘土颗粒间形成的 空间网络结构
Your company slogan
⒉ 降粘剂作用原理
在粘土颗粒表面吸附； 使粘土表面负电性增强，水化层↗。
NaOOC
OH H O
O H
Al 粘土片 Al
H
O
COONa
O H
OH
要求降粘剂应在结构上满足： 含有较多的负电基团 分子量适中（M：103～104）
OH OCH3
O
C SO3H C CH2OH
OH OCH3
CH SO3H CH CH2OH
O OCH3
CH2OH CH CH SO3H
CH SO3H CH
CH2OH
OH OCH3
Your company slogan
含有大量木质素磺酸盐的亚硫酸纸浆废液经过 发酵并浓缩成黑褐色液体后，在70～80℃下与硫 酸亚铁和重铬酸盐反应，即得到液体铁铬盐制 品，如果将液体铁铬盐过滤除去硫酸钙沉淀，再 经喷雾干燥，即可得到铁铬盐干粉。
在反应过程中，Fe2+被氧化成Fe3+，而Cr6+ 被 还原成Cr3+，最后是Fe3+和Cr3+与木质素磺酸络合 成铁铬盐。由于木质素的结构相当复杂，因此铁 铬盐的结构也不十分清楚。
Your company slogan
铁铬木质素磺酸盐结构片段
HO
CCC
CH3O O=S=O
H2O
O
OH
M
M
H2O OH
Your company slogan
⒊ 常用的降粘剂
¾ 改性单宁(Modified Tannins) ¾ 改性木质素(Modified Lignose) ¾ 合成聚合物
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
任务1 淡水钻井液的配制
制作人：张宁、郝孟旭、陈旭东 陈冠冲 、宋占东、黃小忠
水基钻井液的分类
• （1）淡水钻井液氯化钠含量低于10mg/cm， 钙离子含量低于0.12mg/cm • （2）盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液） 氯化钠含量高于10mg/cm • （3）钙处理钻井液钙离子含量低于 0.12mg/cm • 4）饱和盐水钻井液含有一种或多种可溶性盐 的饱和溶液。 • （5）混合乳化（水包油）钻井液含有3%40%乳化油类的水基钻井液
2. 选土与配浆
选土 要求：最少的土量得到最高的粘度。 实验观察：不同的土达到相同粘度时，用土量相差很大。 粘土造浆率粘土的造浆率是指1t干粘土能配制粘度为15 mPa•s钻井液的体积(m3)
粘度 mPa.s
优质膨润土 普通粘土 劣质粘土
15 0 土量
g/l
分散剂：主要起降粘作用的有多聚磷 酸盐、丹宁碱液、铁铬木质素磺酸盐、褐 煤以及改性褐煤。主要起滤失作用的有 CMC和聚阴离子纤维素等。
Aquagel
FCLS
褐煤（或配制成褐 煤碱液） 烧碱 磺化褐煤和树脂类 处理剂 重晶石或氧化铁粉
11.4~34.2
NaC， Carbonix
0.7~8.6 5.7~17.1 CMC
357~1427
Baroid
钻井液在储备时应该满足哪些基本要求？
烧碱
多聚磷酸盐 CMC 聚阴离子纤维素
调节pH值
降低动切力和静切力 滤失量控制，提粘 滤失量控制，提粘
0.7~5.7
0.3~1.4 0.7~5.7 0.7~5.7 SAPP CMC Poly-pac
重晶石
增加密度
0~499
Baroid
一种典型组成（1.06-1.44）
一种典型组成（1.06-1.44）
组分 土 FCLS NaC 烧碱 多聚磷酸盐 CMC DRISPAC 重晶石 作用 加量(Kg/m3) 42.8-71.3 提粘、降滤失 2.8-11.4 降静切力、动切力 2.8-11.4 降滤失、降切力 pH 0.7-5.7 0.3-1.4 降静切力、动切力 0.7-5.7 提粘、降滤失 0.7-5.7 提粘、降滤失 0-488 4 增加密度
学习目标
1.会进行淡水钻井液的配制
2.会进行配浆用量的计算
1、基础知识：
• 1.淡水钻井液的组成 • 指用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑 起分散作用的处理剂(简称为分散剂)配制而 成的水基钻井液，也称为细分散钻井液或 淡水钻井液。它是一类使用历史较长、配 制方法较简单、配制成本较低的常用钻井 液。
• （6）不分散低固相聚合物钻井液固相含量低于 4%，含有适量聚合物。 • （7）钾基钻井液氯化钾含量高于3%，1978年 以来开始在我国钻井现场使用。 • （8）聚合物钻井液它是以聚合物为主体，配以 降粘剂，降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学 处理剂所组成的钻井液。它是20世纪80年代发 展起来的一种新型钻井液体系。包括阳离子聚合 物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚 合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液 等。
淡水+配浆膨润土+分散剂（对粘土和钻屑起 分散作用）
因为钻井时需用的水量很大，所以一般都是 本着就地取材的原则，就近选用。一般来说，最 好是用淡水，若无淡水也可以用咸水或海水。因 为水源变化很大，所以使用前应对水源进行必要 的分析鉴定，以供配制和调整钻井液性能时参考。
• 膨润土是水基钻井液的重要配浆材料。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)可改善井眼的稳定性； • (4)防止井漏。
淡水钻井液（密度为大于1.44 g/cm3 ）经典配方
组分 作用 加量（kg/m3) 常用商品名称
膨润土
铁铬木质素磺酸盐
提粘及滤失量控制
降低动切力和静切力，以及滤失 量控制 滤失量控制，降低动切力和静切 力 调节pH值 控制HTHP滤失量，并作为稳定剂 增加密度
42.8~71.3
11.4~34.2
16
淡水钻井液（密度为1.06~1.44 g/cm3 ）经典配方
组分 膨润土 铁铬木质素磺酸盐 褐煤（或配制成褐 煤碱液）
作用 提粘及滤失量控制 降低动切力和静切力，以及滤失量 控制 滤失量控制，降低动切力和静切力
加量 （kg/m3) 42.8~71.3 2.8~11.4 2.8~11.4
常用商品名称 Aquagel FCLS NaC， Carbonix
例题
用密度为2.4的粘土，欲配密度为1.25钻井 液45m3，计算需要多少吨粘土？多少m3水？ 解：
W土 V浆 土 ( 浆 水 ) 土 水 45 2.4(1.25 1.0) 19.2(t ) 2.4 1.0
19.2 V水 45 37(m 3 ) 2.4
2、技能训练：
• 1.准备工作 • (1)低压管汇、混合漏斗、钻井液枪、储备罐 等设备。 • (2)粘土、纯碱等处理剂，充足的水源。
储 备 罐
2.操作步骤
• (1)据钻井液性能及总量，计算所需各种配浆剂 的用量、纯碱量及水量。 • (2)在配浆罐中加入清水，再加入纯碱溶液，最 后加入粘土，搅拌均匀达标后放人大罐中。
3、技术要求
• (1)穿戴好劳保用品。 • (2)低压管汇、钻井液枪、混合漏斗等设备灵活 好用，储备罐不漏。 • (3)将配好的钻井液加入储备罐中静止24h方可 使用。
4、特点
配制简钻井液
抗温能力强
抗污染能力差，性能不稳定
抑制性差，不利于井壁稳定
（2）缺点 亚微米颗粒（直径小于1μm）多，钻速慢
不能有效地保护油气层
（3）适用地层 适合一般地层打深井和高温井.
• 5、钻井液配浆用量计算： 推倒
• W土 =
V泥 （ ） 泥 水 水
V水 V泥 W土 / 土
• W土—配浆用粘土质量，t： V水—配浆用水体积，m3； • ρ土—配浆土密度，g/cm3； ρ水—配浆水密度，g/cm3； • Ρ泥—钻井液密度，g/cm3； V泥—钻井液体积，m3。