(优选)第二节钻井液处理剂钻井液降滤失剂

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一般CMC聚合度在200-600左右,取代度0.60-0.90。 CMC分子链中羟基、醚基是吸附基团,羟钠基为水 化基团。 CMC抗温一般130℃,经过改性可提高抗温能力 20℃~30℃,低粘CMC具有良好的抗盐、抗钙的能力, 并且对钻井液流变性影响小,常用于处理盐水侵或 盐水钻井液。
CMC的降失水机理
腐殖酸结构
SCUR的性能特点及使用方法
SCUR在泥浆中的加量为1%-3%,抗温达 180°C以上,但其抗无机盐的性能较差,可 适用淡水钻井液或矿化度小于4%的盐水钻井 液。同时,它对泥饼的润滑性能略有影响, 稍增加泥饼的磨擦系数。其它褐煤(腐植酸) 类产品性能使用与其相似,褐煤(腐植酸) 经过磺化等处理改性抗温可达230°C,抗无 机盐的能力也大大提高。
LY-1存在的不足
由于LY-1良好的降滤失效果并能较大地提高 钻井液及滤液的粘度,易导致钻屑糊井壁, 因此首次使用应在进入沙河街组地层以后, 如无特殊情况每次处理量不易超过钻井液总 量的0.2%。此外LY-1存在着抗Cа2+、Mg2+等高 价无机盐能力差,处理盐水侵等情况时流变性 能难控制等问题,同时,现在LY-1原材料的紧缺, 影响了该类处理剂的质量和使用。
磺甲基酚醛树脂(SMP)
SMP是在酸性条件下使甲醛苯酚生 产成线性酚醛树脂,再在碱性条件下 加入磺甲基化试剂进行分步磺化制 得。
SMP的结构及性能特点
SMP分子结构有如下特点(1)分子链由亚甲基桥和 苯环构成引入磺酸基故热稳定性高,可抗180℃200℃高温。(2)由于引入磺酸基,其抗无机电解 质的能力强。其中SMP-1可适用于矿化度小于10万 PPM的钻井液体系,SMP-2可适用于盐水钻井液、 饱和盐水钻井液体系,抗钙达2000PPm。SMP能有 效降低钻井液的高温高压失水,明显改善泥饼质量, 增强钻井液的热稳定性。同时,它还有较好的润滑 和防塌作用。
SMP的使用方法
SMP 单 独 做 为 降 滤 失 剂 的 加 量 是 3%-5% , 其 中 SMP-2用于盐水钻井液时其加量是5%-8%,SMP1有增粘作用,SMP-2略微降粘,SMP与褐煤类 降失水剂如SMC或褐煤碱液共同使用可大大增 强其降失水效果,这一方面是由于复配后SMP 在粘土表面的吸附量可增加5-6倍,第二是褐煤 类处理剂与SMP发生交联,增强降失水效果。 因此 建 议在 垂 深超 过 2500米 的 井才 开 始使用 SMP,并配合褐煤类降失水剂以免造成浪费。
(优选)第二节钻井液处理剂 钻井液降滤失剂
降滤失剂的作用原理
第一、护胶作用。为了形成渗透率低的泥饼, 要求钻井液中粘土颗粒粒径有合适的大小分 布,同时要求有较多的细颗粒。降滤失剂的 护胶作用在于(1)吸附在粘土表面形成吸附 层,以阻止粘土颗粒絮凝变大;(2)能把在 钻井液循环搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附 稳定下来,不再粘结成大颗粒。这样增加了 细颗粒的比例,有利于形成致密泥饼。
高温高压降失水剂SCUR(褐煤类)
褐煤类降失水材料主要利用褐煤中的腐植酸,腐植 酸不是单一的化合物,而是一种复杂的、相对分子量 不均一的羟基苯羧酸的混合物,难溶于水,溶于烧 碱溶液生成腐植酸钠作为降滤失剂的有效成分。腐 植酸分子基本骨架为碳链和碳环结构,热稳定性好, 抗温能力强。但遇钙、镁侵时生成沉淀失效。
抗盐抗高温降滤失剂LY-1
LY-1为低分子量的烯类单体的三元共聚物, 由腈纶粉、烧碱、植物油等高温反应而成。 由于在碳链上引进了酰胺基、腈基、羟基、 羧钠基和磺酸钠基等吸附基团和水化基团, 在结构上保证了较好的抗温和抗无机盐的 能力。
LY-1的降滤失机理、特点和加量
LY-1的降滤失作用首先是通过各基团之间的协同作 用,给粘土颗粒带来了厚的水化膜,提高了粘土颗 粒的电动电位,保证了形成致密的压缩性好的泥饼。 其次是提高了钻井液滤液粘度,达到了降失水的目 的。LY-1在淡水钻井液中加量0.5-1%,盐水钻井液中 加量1-2%,饱和盐水钻井液中的加量2-3%。LY-1具 有加量较小、抗盐效果好、抗高温能力强、降滤失 效果明显等特点。
SCUR是由风化褐煤与碳酰胺衍生物接枝、缩聚、 磺化而成。该类处理剂具有较好的降滤失作用和一 定的降粘效果。其作用机理是SCUR吸附于粘土颗粒 表面形成吸附水化层,同时提高粘土的电动电位, 增加钻井液中粘土细颗粒数量,改善泥饼质量。其 次SCUR增大粘土颗粒聚结的机械阻力和静电压力, 防止粘土聚结达到降失水降粘的目的。
第四、降滤失剂分子本身的堵孔作用。 有机高分子降滤失剂的分子尺寸在胶体 颗粒范围内,加入这些外理剂后,它们 一方面是分子的长链楔入滤饼的间隙中, 另一方面长链分子卷曲成球状,堵塞滤 饼微孔隙,使滤饼薄而致密,从而降低 滤失量。
羟甲基纤维素钠盐(Na-CMC)
CMC是由棉花纤维用20%NaOH处理后,加入氯乙酸 钠进行醚化反应而成。由于其聚合度的不同又分高 粘、中粘、低粘三种。
第一:是由于其可以增加钻井液中细的 粘土颗粒的数量,增加水化膜的厚度,提高 粘土颗粒的电动电位起到护胶作用。 第二:CMC可有效提高钻ห้องสมุดไป่ตู้液的滤液粘 度以及本身的堵孔作用。
CMC性能及使用特点
由于CMC良好的降滤失效果,及增加钻井 液及滤液粘度的作用,在上部井眼使用会导 致井径较小,在下部井眼使用常引起钻屑粘 附上部井眼井壁,导致起下钻不畅通。因此, 一般井使用CMC应在进入沙河街组地层以后, 并且每次加量不宜过大。上部地层由于特殊 情况被迫使用CMC时,应在井下恢复正常后 用低粘、切,高失水的钻井液充分冲洗井眼, 使井径适当扩大,井壁干净。醚化度0.800.85的LV-CMC适用于高矿化度水泥浆体系, 具有抗盐抗钙效果好,流变性易控制等优点。
第二、提高滤液粘度可以降低滤失量。滤失 量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。有机 降滤失剂加入钻井液后提高了滤液粘度,使滤 失量降低。第三增加钻井液中粘土颗粒的水 化程度,可以降低滤失量。降滤失剂吸附在钻 井液中的粘土颗粒上,使其水化程度增加颗粒 的水化膜增厚,形成的滤饼在高压下易变形,滤 饼的渗透率降低。
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