地质钻探常用钻井液材料和处理剂

钻井助剂| [<<][>>]常用钻井液处理剂类别名称代号主要用途适用条件或限制加量粘土类钠土一吨配表观粘度为15mPa.S的泥浆16M3，密度为1.03~1.04一级为符合APL标准的钠膨润土提粘、降滤失、建造泥饼，造壁和防止井漏水基钻井液3.5~5.5%二级为改性土符合OCMA标准的要求（钙土）三级为较次的配浆土抗盐土硫酸镁4MgO.6SIO2.2H2O有独特的纤维结构，海泡石族，凹凸棒石，山软木提粘、降滤失、建造泥饼盐水、饱和钻井液 3.5~5.5% 有机土由膨润土经季铵盐阳离子表面活性伎处理的亲油膨润土提粘、降滤失、建造泥饼油基钻井液4.0~8.0%硅酸钠其水玻璃密度是1.5~1.6 n值越大，碱性越弱在3以上的成为中性水玻璃，在以下的成为碱性水玻璃Na2O.nSlO2能与盐水相容，可用饱和盐水调节水玻璃的粘度能生成胶态沉淀，可以是部分粘土颗粒聚沉，从而使钻静液保持较低的固相含量和密度对泥页岩的膨胀有一定的抑制作用故有较好的防塌性能PH值在9以下时可用水玻璃、石灰、粘土和烧碱等配成石灰乳堵漏剂，可以使裂缝性地层发生愈合或提高地层的破解压力起到化学造壁的作用酸式焦磷酸钠Na2H2P2O7钻井液初期是主要的稀释剂不仅对高粘土引起的絮凝还对钙镁引起的絮凝均有良好的稀释作用，特别对石灰和水泥造成的污染有良好的作用（SAPP）和六偏磷酸钠（NaPO3）6但对其抗温性能不好，小于180度Ｘ。

常用处理剂的名称及主要作用子;3 烧碱NaOH 提高动切力、提高PH值;4 随钻堵漏剂ZD-1 预堵漏、堵漏;5 复合堵漏剂HD-1 堵漏;6 羧甲基纤维素钠盐高HV-CMC 提高粘切、与钙离子产生沉淀;7 羧甲基纤维素钠盐低LV-CMC 降低滤失量,改善泥饼质量,与钙离子产生沉淀;8 复合离子丙烯酸盐SD-17W 抗钙、提粘切、絮凝抗温;9 阳离子沥青粉CAS-2000 防塌;10 钻井用特种性能调整剂SD-21 降低滤失量,抗污染;11 防塌润滑剂SD-20 防塌、润滑、降粘度、降滤失量;12 水解聚丙烯腈铵盐NH4-HPAN 降滤失量,改善流型;13 悬浮性水解聚丙烯酰胺DPHP 不分散低固相体系页包被抑制剂絮凝剂14 磺化酚醛树脂SMP 抗污染、抗高温降滤失量,尤其是高温高压滤失量,改善泥饼质量;15 阳离子褐煤PMC 抗污染、抗高温降滤失量,尤其是高温高压滤失量,改善泥饼质量;16 钻井液强包被剂FA367 絮凝剂;17 石灰石粉CaCO3 加重、堵漏、预堵漏;18 腐植酸钾KHm 防塌、降粘度、降滤失量、能容纳较高的固相含量;19 氯化钾KCL 用于钾基钻井液中含量要大于90%,提供钾离子能容纳较高的固相含量;20 正电胶干粉MMH 防塌、提高动切力;21 锯末堵漏;22 水泥堵漏;23 麦秸堵漏;24 红胶泥堵漏;25 磺化单宁SMT 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子;26 黄河二号HSHY 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子;27 氢氧化钾KOH 提供钾离子,提高PH值;28 水解聚丙烯腈钾盐K-HPAN 防塌、降滤失量、调整流型、用于钾基钻井液;29 聚丙烯酸钾KPAM 防塌、絮凝;30 聚丙烯酰胺PAM 絮凝;31 无荧光封堵防塌剂TDW-2 抗高温,封堵防塌,稳定井壁,降滤失量,能容纳较高的固相含量;32 磺化褐煤SMC 抗污染、抗高温降滤失量,尤其是高温高压滤失量,改善泥饼质量;33 多功能处理剂降滤失量、润滑、防塌;34 多功能固体润滑剂HFT-102 降滤失量、润滑、防塌;35 SL-1 降滤失量;36 SL-2 降滤失量、提粘切;37 原油润滑、解除卡钻;38 石灰CaO 处理碳酸根、碳酸氢根污染;。

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。

钻井液常用处理剂为了满足钻井工艺对钻井液各方面性能的要求和需要，单靠使用清水和机械设备来调整其性能是远远不够的，必须借助于各种各样的化学处理剂。

钻井液化学处理剂，从结构和组成分为两大类，即无机处理剂和有机处理剂。

1、无机处理剂1、氢氧化钠（NaOH）。

俗明烧碱、火碱、苛性钠。

常温下密度2.0~2.2 g/cm3。

易溶于水，溶解时放出大量的热，水溶液呈强碱性，腐蚀强，使用时注意防止对皮肤、器官的腐蚀。

pH值为14，主要用于调节钻井液的pH值，并与某些有机物配合使用，（如与丹宁配成丹宁碱液等）还可以清除有害的钙、镁离子。

2、氢氧化钾（KOH）。

俗明苛性钾。

常温下密度2.04 g/cm3。

易溶于水，溶解时放出大量的热，水溶液呈强碱性，pH值为14，腐蚀较强，既能用于调节钻井液的pH值，又能提供钾离子。

钾离子有良好的防塌作用。

3、碳酸钠（Na2CO3）。

俗明纯碱、苏打。

无水碳酸钠为粉末，密度2.53 g/cm3，易溶于水，水溶液呈强性，pH值为11.5。

作用是改善粘土水化分散性能，粘土造浆率，另外，还可以清除钙离子。

（石膏、水泥中的钙离子）4、硫酸钡（BaSO4）。

俗明重晶石，纯品为白色粉末，含杂质多为浅绿色或灰色，密度4.00~4.60 g/cm3。

不溶于水、有机溶剂、酸或碱的溶液。

主要作用是作为加重剂。

（但缺点很多，堵塞油气通道，且不易酸化，通常不允许使用）要求硫酸钡密度不小于4.00 g/cm3，粉末度要求99.9%通过200目筛。

⑸碳酸钙（CaCO3）。

俗明石灰石，纯品为白色粉末，下密度2.20~2.90 g/cm3。

主要作用是作为加重剂(优点是不会堵塞油气通道，酸化可除去，缺点是密度低，要使钻井液提高密度到 1.50g/cm3以上有困难) 。

要求碳酸钙密度不小于 2.70g/cm3，粉末度要求99.9%通过200目筛。

2、有机处理剂有机处理剂一般多是高分子化合物，从其来源和发展来看，可分为天然产品、改性产品、合成产品三大类，按其作用可分为稀释剂、降滤失剂、絮凝剂三大类。

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。

钻井液配浆材料与处理剂相关资料钻井液配浆材料与处理剂是一种专门用于切削岩石、钻探井口、维持油井稳定运行并完成其他需要钻探液体辅助的油田作业的一种混合物。

钻井液一般由水、固体粉末和添加剂三种原料组成。

在钻井过程中，钻头通过旋转，将钻井液喷洒到井底完成岩层的钻探。

随着钻探的深入，非常多的泥浆被运回井口，经过固液分离工艺，进行净化处理再循环使用。

钻井液对钻井效果有很大影响，它的质量好坏直接决定了钻井工作质量。

以下是与钻井液配浆材料和处理剂相关的资料：一、配浆材料1、泥浆基础成分泥浆基础成分是钻井液维持稳定性、促进钻头切削效果的关键。

其类型分为初浆、中浆和深浆三类。

初浆一般是由高岭土、云母、石英粉、膨润土、醇酸、植物纤维等原料混合而成，在钻井初期，利用这种初浆防止井壁塌陷，保证钻探稳定进行。

中浆则是采用粘土、珍珠岩、轻质砂、硅酸盐等基础成分，拥有良好的抗沉降性和流动性。

深浆则是一种特殊的泥浆成分，一般是在深部钻探中、海洋钻探中使用，深浆具备抗压性、抗高温性、抗盐性、抗沉降性等特点。

2、填充物填充物主要用于钻井液在钻井过程中填补井壁空隙和加强钻孔的稳定性。

填充物分为高分子胶体、土豆、硅胶、珍珠岩、碳酸钙等几种类型，不同的填充物在具体的钻井作业中可以自由选择。

3、界面活性剂界面活性剂是钻井液中的一种添加物，在钻井液中的作用主要是增加液面张力、降低混合液阻力、改善钻井效果和防止泥浆失水等作用。

常用的界面活性剂包括表面活性剂、增黏剂、破乳剂、杀菌剂等。

4、稠化剂稠化剂是一种能够使浆液粘稠的化学物质。

添加稠化剂后，钻井液的粘度能够得到提高，从而增加钻头切削效果和防止井壁塌陷的发生。

稠化剂的种类一般分为聚合物和亲水胶体两类，常用的有XCD聚合物、CMS聚合物、胶原蛋白等。

二、处理剂1、调节pH值的处理剂钻井液的pH值对于钻井工作有着非常重要的作用，它可以提高钻头切削效果，减少井壁塌陷和泥浆失水。

常用的调节pH值的处理剂包括碱性物质、酸性物质等。

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。

钻井液性能要求及处理剂类型和作用钻井液性能要求及处理剂类型和作用一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。

而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。

由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。

金刚石绳索取芯钻进用钻井液，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。

并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。

金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。

为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。

不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。

为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。

以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。

金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。

我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果。

要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。

失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。

在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。

此外，滤液的成分对护壁有重要影响。

滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。

因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。

为控制失水常加入多种降失水剂。

固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。

固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。

煤田金刚石绳索取钻进通常用低固相泥浆，固相含量可由比重观测。

一般要求固相含量(体积)在4%以内，泥浆比重在1.06以下。

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。