钻井液处理剂处理机理介绍

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XY-27
XY-27属于乙烯基单体的多元共聚物, 分子量约为2000,其分子链上同时含有 阳离子基团、阴离子基团和非离子基团。
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XY-27的降粘机理
XY-27由于含有阳离子基团，能与粘土 发生离子型吸附，同时其分子量较低，能 比高分子聚合物更快、更牢固地吸附在粘 土颗粒上，拆散粘土或粘土与高分子聚合 物形成的网状结构。 XY-27能抑制粘土水化膨胀，减少了因 泥页岩造浆引起的粘度、切力上升。
但第一次处理时注意不要单独加入过多,防止钻井液动切
力降的过低,影响携砂。 PPT课件
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高效硅氟降粘剂SF-1
硅氟降粘剂是一种高活性的表面活性 剂，必须通过用载体来实现其性能， SF-1是做好的硅氟和碳黑混合而成的产 品。
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SF-1的降粘机理及特点
SF-1的降粘机理是利用其分子链上聚硅氧烷 和碳氟基团带来的低的界面张力和高的表面 活性，吸附于粘土表面通过改变粘土的表面 能，拆散粘土的网架结构达到降粘的目的。 并给予胶体表面润滑性并具有一定的消泡作 用。有机硅、有机氟具有高的化学耐热性和 稳定性，使SF-1具有在高温（2000C以上）及 高矿化度条件下，仍具有理想的降粘性能。
井液后能有效地保护井壁、防止井径扩大，给后期施工带
来困难，因此不适用于上部地层钻进使用。与大部分具有
较强分散作用的稀释剂不同,铵盐具有较强的抑制粘土水
化膨胀的作用,在聚合物钻井液中,与高分子聚合物配合有
利于抑制页岩水化分散,对提高机械钻速，保持钻井液性
能稳定起到了良好作用,因此非常适合Hale Waihona Puke Baidu上部地层使用。
钻井液处理剂
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一、稀释剂
稀释剂是指能解除钻井液稠化的化学剂。钻 井液稠化的主要原因是钻井液中固相颗粒过 多及粘土颗粒形成网架结构。在含有聚合物 的钻井液中，聚合物长链分子和粘土颗粒作 用，或聚合物分子间相互作用形成网架结构 也会引起钻井液粘切增大。无机电机质的污 染，使粘土颗粒水化层变薄也易形成空间网 架结构导致钻井液增稠。
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FCLS的使用及存在的问题
在钻井液中FCLS的加量为0.3-1%，加量较大时
其降滤失的作用较显著。铁铬盐钻井液泥饼磨擦
系数较高，在用水中钙，镁含量较高时易产生泡
沫，可用少量硬脂酸铝、甘油聚醚等消泡剂以消
泡，也可用原油消泡。铁铬盐稀释效果好，抗盐、
抗高温能力强。但使用时需要PH值较高（>10），
不利于井壁稳定，另外铁铬盐含重金属铬，在制
造和使用过程中易污染环境，对人身体有害因此
被逐步淘汰。
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水解聚丙烯腈铵盐（NH4-NPAN）
简称铵盐，是由人造羊毛的下脚料（腈纶废丝） 经高温高压水解反应的产物。普通铵盐的分子量511万，水解度60%左右，降粘降失水效果随分子量 的不同而改变。分子量低降粘效果好降失水作用减 弱，分子量高降粘效果减弱降失水效果增强。在铵 盐分子中腈基（-CN）和胺基（-CONH2）作为吸附 基，通过吸附在粘土边-端面上拆散粘土的网架结构。 以羧铵基（-COONH4）作为水化基形成保护粘土颗 粒的水化膜。
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单宁碱液的降粘机理
单宁类降粘剂主要是通过拆散结构而起 到降粘的作用，它主要降低动切力，对 塑性粘度影响较小，其它分散型降粘剂 的作用机理均与之相似。
由于降粘剂主要在粘土的端面上起作 用，因此与降滤失剂相比，一般用量较 少。
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单宁类降粘剂的特点
单宁碱液在高浓度的无机盐溶液中会发生盐析 或生成沉淀，失去降粘效果,其抗盐、抗钙能力 差。单宁酸钠含有脂键，高温下易断裂,其抗温 能力在100~120°C。
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铵盐的特点及使用
由于有铵离子的存在，铵盐除具有降粘、降滤失的作用 外，还有抑制粘土水化膨胀的作用。铵盐在钻井液中的加 量一般为0.3%-0.7%，加量增加降失水效果增强,但粘度会 略有升高。复配铵盐是以普通水解聚丙烯腈为起始原料， 与多元化的乙烯基共聚物复配而成。具有较强的抗盐、抗 钙能力，可适用于海水、淡水及矿化度小于4%的盐水钻 井液。复配铵盐在抑制粘土水化分散，改善钻井液流变性 和抗高温等方面也优于普通铵盐，加量在0.5%-1%左右。
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铵盐使用中应注意的问题
东营地区钻井施工时铵盐的使用一般是在钻至沙河街组
地层后。因为东营组以上地层为疏松砂岩及蒙脱石含量高
的泥岩，泥岩易缩径，砂岩易形成厚泥饼导致假缩径,若
井径较小易导致后期施工时上部井眼不畅通,起下钻困难,
因此上部地层钻进须适当打大井眼。铵盐作为一种稀释剂，
同时具有较强的抑制粘土膨胀能力和降滤失作用，加入钻
为提高单宁酸钠的使用效果，常通过磺甲基 化制得磺甲基单宁（SMT），其抗温能力在 180~200°C，加量0.5 ~1%,抗钙达1000ppm,抗 盐效果差,小于1%。
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铁铬木质素磺酸盐（FCLS）
简称铁铬盐，是由含有大量木质素磺酸盐的
纸浆废液制成。由于铁铬盐分子中含有磺酸 基，Fe3+和Cr3 +与木质素磺酸盐形成了稳定 的螯合物。所以FCLS是一种抗盐、抗钙能力 强的钻井液稀释剂，其热稳定性高，可抗 150˚C以上的高温。由于铁铬盐具有弱酸性， 因此必须配合烧碱使用才能发挥良好的稀释 作用。
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SF-1的使用
SF-1在钻井液中的加量0.3-0.7%，具有加量 少，降粘效果好，抗高温及抗无机盐能力强 的特点。在高密度（>1.50g/m3 ）或高搬土含 量等高固相的情况下，SF-1也表现出优良的 降粘效果,并且稳定周期长。对于钻井液中 PAM 等 处 理 剂 含 量 高 ， 降 粘 困 难 的 情 况 ， SF-1的降粘效果也优于一般的降粘剂。
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稀释剂的作用机理
稀释剂的稀释作用首先是通过试剂吸 附在粘土颗粒的边-端面上，拆散或削弱 了粘土颗粒形成的网架结构达到稀释作 用。同时，由于稀释剂具有较强的吸附 能力及与聚合物分子形成化和物等作用， 可使吸附在粘土颗粒上的长链聚合物分 子解吸，从而起到稀释的作用。
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单宁碱液
单宁存在于植物的根、茎、叶、皮、果壳 和果实中，是多元酚的衍生物，属弱有机酸。 单宁水解生成的双五倍子酸、五倍子酸在 NaOH溶液中生成双五倍子酸钠、五倍子酸 钠，统称为单宁酸钠或单宁碱液，在钻井液 中起降粘作用。