钻井液用两性离子聚合物增粘包被剂FA-367

1.3.4页岩抑制剂实际上，钻井液中所用的所有的处理剂在钻井过程中的主要作用只有两个，一个作用是维护钻井液性能稳定，另一个作用是保证井眼稳定。

这种起稳定井眼作用的处理剂就称之为页岩抑制剂，又称页岩抑制剂。

页岩抑制剂的作用是防止页岩水化膨胀和分散引起的井壁坍塌、破裂和掉块，以防造成钻井事故。

1.3.5.1钻井液和泥页岩的水化作用钻井液对泥页岩的化学作用，最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁应力状态的改变。

泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性质，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，体积增加，若这种膨胀受到约束便会产生膨胀压，从而改变近井壁的应力状态。

如何将钻井液对泥页岩的化学作用带来的力学效应定量化，并将其同纯力学效应结合起来研究井壁稳定问题；F.K.Mody 和A.H.Hale 认为，钻井液和泥页岩间存在的活度差驱使钻井液中的自由水进入泥页岩，从而使近井壁地带的孔隙压力增高，岩石强度降低。

井内水进入泥页岩主要受钻井液与泥页岩井壁间的孔隙压力差和化学势差的控制。

钻井液与泥页岩间化学势差引起的孔隙压力变化为：式中：λ-有效半透膜系数，R -气体常数，T -绝对温度，V -水的偏莫尔体积，A S 、A m -分别为泥页岩和钻井液的水活度，P -钻井液液柱压力，P p -远场孔隙压力，∆μ-化学势差。

如果∆μ大于零，即井眼水化学势大于孔隙水化学势，井眼水就可以进入岩石孔隙内，从而使泥页岩吸水后产生水化膨胀，且井壁的孔隙压力增大，岩石的强度降低，不利于井壁稳定。

反之，泥页岩产生解吸脱水，使井壁的孔隙压力减小，岩石强度增大，有利于井壁的稳定。

因此，从活度平衡的理论出发，要求降低钻井液中水的活度。

这可以通过控制调节钻井液中不同盐的含量或使用特殊的处理剂来改变钻井液中水的活度。

钻井液中水的活度可以通过实验来测定出来，而泥页岩中水的活度却较难确定，一般可以通过地层条件下泥页岩的含水量来测定。

具体做法是：用已知不同活度的溶液在恒湿气中与页岩达到活度平衡后（至少静置15天），测定页岩的吸水量，再绘制该页岩的吸水量与其活度的等温关系曲线。

钻井工程井壁稳定新技术井壁稳定问题包括钻井过程中的井壁坍塌或缩径（由于岩石的剪切破坏或塑性流动）和地层破裂或压裂（由于岩石的拉伸破裂）两种类型。

一、化学因素井壁稳定机理：1、温度和压力对泥岩水化膨胀性能的影响：膨润土水化膨胀速率和膨胀量随着温度的增高而明显的提高，尤其当温度超过120℃时，膨胀曲线形状有较大的变化，膨润土的膨胀程度随着压力的增高而明显下降。

2、泥页岩水化在10～24h范围内出现Na＋突然释放现象，阳离子释放总量及Na＋释放所占的比例越高，泥页岩越易分散，就越易引起井塌。

3、PH值水溶液中PH值低于9时，影响不大，PH值继续增加，泥岩岩水化膨胀加剧，促使泥页岩坍塌。

4、活度与半透膜对泥页岩水化的影响水基钻井液可通过加入无机盐降低活度来减缓泥岩水化膨胀；半透膜影响存有争议。

二、各种防塌处理剂稳定井壁机理1、K+防塌机理一是离子交换，另一是晶格固定，对不同类型的泥页岩，其作用方式不相同，随着PH值的增高，混入Ga2+、Na +等离子浓度的增加，会阻碍对泥页岩的固定作用。

钾离子主要对于蒙皂石等高活性粘土矿物起抑制作用。

2、硅酸盐类稳定剂（1）硅酸盐稳定粘土机理：1）主要机理：尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，在某些极端的应用条件（如高温、长时间接触等）下，硅酸盐能与粘土进行化学反应长身无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结层牢固的整体。

2）次要机理：负电性硅酸粒子结合到已经预水化的粘土颗粒端部，使其电动电位升高，粘度、切力和滤失量下降，有利于形成薄而韧的泥饼。

（2）硅粒子防塌机理有机硅在泥岩表面迅速展开，形成薄膜，在一定温度下，有机硅中的—Si—OH基和粘土表面的—Si—OH基缩合脱水形成—Si—O—Si—键，在粘土表面形成一种很强的化学吸附作用，同时有机硅中的有机基团有憎水作用，使粘土表面发生润湿反转，从而使泥岩水化得到控制。

常用泥浆药品及作用一、聚合物类1、聚丙烯酰胺（PAM）作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。

2、聚丙烯酸钾（K-PAM）作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。

3、螯合金属聚合物（CMP）作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。

4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1）作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达到防塌的目的。

5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV）作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。

6、增粘降失水剂（KF-1）作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。

7、非极性防卡润滑剂（BLR-1）作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。

二、细分散类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。

1、羧甲基纤维素钠盐（CMC）作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。

2、烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。

4、纯碱（Na2CO3）作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。

5、防塌润滑剂（FT-342或FT-1）作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。

6、硅氟防塌降虑失剂（SF）作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。

7、封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1）作用：提高低固相钻井液的动切力。

8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性三、堵漏剂1、单向压力封堵剂（DF-A）作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。

2、综合堵漏剂（HD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。

3、桥塞堵漏剂（QD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。

必看！钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。

常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。

1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。

通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。

（2）具有较强的悬砂、携砂功能。

通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。

（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。

（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。

（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。

2.配方3.技术关键1.加大包被剂用量（17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米，12-1/4”井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。

2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30~45克/升）。

般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。

3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。

4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%~0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。

5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。

钻井液工基本知识①测量密度：将密度计底座放置至水平面上，用量杯量取钻井液，测量并计录钻井液密度；在密度计的样品杯中注满钻井液，盖上杯盖，慢慢拧动压紧，为使样品杯中无气泡，必须使过量的钻井液从杯盖的小孔中流出；用手指压住杯盖小孔，洗净擦干样品杯外部，把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码，直至来稳（水平泡位于中央）；读出游码左侧所示的刻度即为钻井液密度；倒掉钻井液，将仪器洗净，擦干备用。

②测量马氏漏斗的粘度：取氏测钻井液，用手指堵住流出口通过筛网注入内，直到刚好注满筛子底面为止，此时刚好1500ml，把946ml刻度杯置于流出口下，移去手指同时计时，计录注满刻度杯所用的时间（ｓ）即为钻井液的马氏漏斗粘度。

③测量中压滤失量和pH值：用食指堵住洗净的钻井液杯气流小孔，装入适量钻井液（离杯口0．５ｃｍ），依次放入密封圈、滤纸，宁紧钻液杯盖，悬挂在三通接头上，并卡好挂架和量筒，关闭放空阀，微调减压阀手柄，使压力指示为0.7ＭＰa,滴液开始计录时间,7.5min或30min,取下钻井液杯打开杯盖取出泥饼,用小冲去泥饭表面的浮泥,用钢板尺测量其厚度。

将钻井液杯洗净擦干备用。

计量滤失量及泥饼厚度，若测定时间为３０min，滤失量和泥饼为直读数，若测定时间为７.5min测滤失量和泥饼均乘以２。

④含砂量的测定：将待测钻井液注入含砂量管中至“钻井液”刻度线处（２３ｍｌ），再注小至“水”刻度线处，用手盖住含砂量管口，将钻井液和水摇匀后，摇荡过筛，再用清水洗净，然后把筛框倒置在含砂量管上，用水将不能通过２００目筛网的砂子冲到含砂量管里静置，待不再有下落物时，直读含砂量的百分数。

⑤钻井液固相含量的测定：将待测钻井液倒入杯内，（注意：不要溢出）。

将钻井液杯盖放置杯口，让多余的钻井液从盖子上的小孔溢出，擦净溢出的钻井液（此时杯内钻井液体积为２０ｍｌ）。

轻轻拿起杯盖，并滑动盖子，将粘附在盖上面的钻井液刮回到钻井液杯中。

向钻井液中加入2～3滴消泡剂，将钻井液体与套筒相接。

钻井液工考试：高级钻井液工找答案二1、判断题钻井液密度是确保正常钻井和保护油气层的关键，是维护钻井液的重点工作。

正确答案：对2、单选钻井液中如果加入同种电解质的浓度越大，钻井液的聚结稳定性越（）。

A、好B、差（江南博哥）C、不变D、排斥正确答案：B3、判断题使用泡沫钻井液钻进，机械钻速快，但钻头使用寿命短。

正确答案：错参考解析：使用泡沫钻井液钻进，机械钻速快，钻头使用寿命长。

4、判断题易漏地层要求根据漏失量大小，判断漏层性质，选用堵漏剂。

正确答案：对5、判断题油包水乳化钻井液中的亲油胶体主要作用是增粘降滤失。

正确答案：对6、单选钻遇岩盐、盐膏层时，对钻井液污染严重，致使钻井液粘度、切力和滤失量都（），性能变化幅度大。

A、上升B、下降C、不变D、不确定正确答案：A7、单选?不分散低固相聚合物钻井液钻水泥塞时，开钻前先用1.4kg/m3的（）进行预处理。

A、NaHCO3B、Na2SO4C、NaOHD、CaCO3正确答案：A8、单选弱电解质溶液的电离度随着溶液浓度的减小而（）。

A、减小B、增大C、不变D、无关正确答案：B9、判断题深井水基钻井液的恒温实验，是检验由高温引起的不可逆变化对钻井液性能的影响，它直接反映出热稳定性的好坏。

正确答案：对10、单选SMC钻井液适用于（）。

A、盐水B、海水C、饱和盐水D、淡水正确答案：D11、单选聚合物钻井液的动切力与塑性粘度之比控制在（）左右。

A、0.40B、0.48C、0.50D、0.58正确答案：B12、判断题乳化剂的分子结构要求非极性烃链要有足够的长度，且是正构的。

正确答案：对13、单选下列物质中能起发泡作用的活性剂是（）。

A、矿物油B、烷基苯磺酸钠C、辛醇-2D、硅油正确答案：B14、单选pH值对阳离子聚丙烯酰（CPAM，简称大阳离子）的影响是（）。

A、影响大B、影响小C、不影响D、都不是正确答案：B15、单选地质作用是由（）引起的。

A、重力B、自然力C、外力D、压力正确答案：B16、判断题为了有效地提高钻井速度，必须使钻井液固相含量控制在7%以下。

钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述一处理剂类型和作用1、人工钠土我国钙搬土资源非常丰富，我们的科研人员研制成人工钠搬土，建立了生产车间生产流水线，将钙搬土加工活化变成完全符合标准的钠搬土，其性能已能赶上美国商品土的指标，如表l所示。

现在已经投产可以大量供应商品土，价格比国际市场价格低廉。

比用钙土粉在现场改性价格便宜而性能优越。

如表2所示：表1国家粘度计读数R600 动塑比YP／PVAPI失水FLAPI规范>30 <3 <13.5 MIL GEL(美) 53.4 1.64 12.4 MAGCO GEL(美) 118.6 3.6 12.6 KONIGE一3V(日) 59 1.8 12.3 中国NaViL 50 1.7 9.5(注：动塑比及失水为更重要的指标)表2产地搬土类型粘度计读数R600视粘度AV动塑比YP／PV失水量FL山东钙土加碱23.6 11.8 1.36 15.4 高阳人工钠±30.6 15.3 2.36 10 山东钙±加碱 20.6 10.3 1.38 18 付马营人工钠土5O 25 1.70 9.5我国还有极为丰富的海泡土及凹凸棒土资源，经加工其成品质量已达到标准。

这两种土可用于高温地热井，盐类地层钻井及海上钻井。

2，润滑剂：金刚石钻进使用的润滑剂，除使用传统的皂化溶解油，太古油外，还有癸脂酸钠，松香酸钠等，如：RY特效润滑剂，是当前使用较理想的金刚石钻探润滑剂，属于阴离子表面活性剂。

3、聚丙烯酸盐类处理剂：不分散低固相泥浆中采用的一种双作用的泥浆处理剂～选择性絮凝剂：对无用固相絮凝，而对有用固相增效。

理想的选择性絮凝是不易达到的。

但是我们选用聚丙烯酸盐类处理剂，在钻探实践中收到良好的技术经济效益。

具有流变性好、防塌，润滑性好等优点。

其中：部分水解聚丙烯酰胺（PHP）：本产品为白色或淡黄色粉末，水溶性好，能抑制泥页岩的水化作用和提高钻井液的粘度，是钻井液用强力包被剂。

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。

化学品安全技术说明书（MSDS）化学品中文名称:两性离子聚合物包被剂，FA367化学品英文名称：Amphoteric polymer inhibitor FA-367 for drillingfluidCAS No.：25085-02-3生产企业名称：新乡市富邦科技有限公司地址：河南省新乡市小店工业园区危险性类别：根据GHS不属于危险品健康危害：本品蒸气压很低，常温下无吸入危害。

在生产条件下未发现本品引起的毒性作用。

环境危害：本品对环境无危害燃爆危险：本品不可燃。

皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。

就医。

吸入：脱离现场至空气新鲜处。

就医。

食入：饮足量温水，催吐。

就医。

危险特性：粉体与空气可形成爆炸性混合物,当达到一定浓度时,遇火星会发生爆炸。

有害燃烧一氧化碳、二氧化碳。

灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。

尽可能将容器从火场移至空旷处。

喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。

处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。

灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。

应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。

切断火源。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。

尽可能切断泄漏源。

若是液体，防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。

小量泄漏：用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。

也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。

大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。

用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

若是固体，用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。

小心扫起，若大量泄漏，收集回收或运至废物处理场所处置。

操作注意事项：密闭操作。

密闭操作，提供良好的自然通风条件。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。

远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。