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水基钻井液及处理剂作用机理1课程简介本课程是“泥浆工艺原理”、“深井泥浆”的后续课程，是根据钻井液化学研究方向总结、整理的课程。
着重从钻井液工艺性能和胶体化学的角度讲述钻井液处理剂作用原理。
1.1 课程特点(1) 课程目前还在完善中①.国外：对处理剂应用阐述多，作用机理研究少，在此研究领域还没有这样一门专门课程；②.国内：近年来文章多，文献报道多，但不系统，各说各的；③.关于此方面的研究：大都以产品、专利出现，有关理论研究的报道较少，尤其是许多研究还触及到许多商业秘密。
因此，许多单位从机理出发，从理论出发去开发产品不多，缺乏理论指导。
例如：中山大学、天津大学、山东大学、成都科大。
④.全国：产品成系列的仅两家：我院和勘探开发研究院。
⑤.根本原因：机理不清楚，研究失去方向。
(2) 本课程目的主要从钻井液的发展和类型的角度讲述处理剂的作用机理。
使学者掌握各种处理剂在不同钻井液条件下的作用原理和用途。
1.2 课程主要任务①.分析、揭示水基钻井液作用机理，学习进一步深入研究这种作用机理的方法和思路；②.讲述目前主要使用的国内外钻井液处理剂的作用机理。
引导机理研究入手，力求把处理剂研究、研制理论化、条理化，为有目的地、有针对性地研制处理剂和研究新型钻井液体系创造条件；③.从研究机理入手，掌握使用规律。
更好地指导产品应用和质量提高，把处理剂研制、生产和应用规律有机地结合起来。
1.3 课程的主要内容和思路1.3.1核心内容●处理剂作用机理及其对钻井液宏观性能的影响；●处理剂作用性质和作用效果的实验研究方法。
1.3.2处理剂研究的一般思路1.3.2.1 从钻井工程对钻井液性能要求出发研究处理剂适应钻井工程、地质勘探及其技术发展，钻井液性能应具备的性能要求；钻井工程、地质勘探技术发展同钻井液技术发展的相互促进关系。
1.3.2.2 考虑如何选用处理剂实现钻井液作用效能通过什么样的（运用）处理剂，起什么作用，作用规律（机理）是什么？具有实现钻井液作用效能，处理剂应具有的性质，—如水溶性、抗盐性和抗温性，同粘土的作用规律等等。
钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。
但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。
为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。
目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。
有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。
按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。
钻井液处理剂的作用原理一钻井液处理剂是在钻井过程中使用的一种化学品，其作用是改善钻井液的性能以满足特定的钻井需求。
钻井液处理剂的作用原理如下：1. 增粘剂：钻井液中的增粘剂可以提高液相的粘度，减少钻井液中的固相颗粒悬浮和沉降速度，从而起到增加钻井液携带能力的作用。
增粘剂一般为聚合物化合物或纤维素衍生物，可以使钻井液在井下流动性能更好，提高钻进速度。
增粘剂：钻井液中的增粘剂可以提高液相的粘度，减少钻井液中的固相颗粒悬浮和沉降速度，从而起到增加钻井液携带能力的作用。
增粘剂一般为聚合物化合物或纤维素衍生物，可以使钻井液在井下流动性能更好，提高钻进速度。
2. 乳化剂：钻井液中的乳化剂可以促使油和水相互混合形成乳状液体。
乳化剂可以增加钻井液的稳定性和抗溶解能力，防止钻井液中的油和水相分离，从而起到稳定钻井液性质的作用。
乳化剂：钻井液中的乳化剂可以促使油和水相互混合形成乳状液体。
乳化剂可以增加钻井液的稳定性和抗溶解能力，防止钻井液中的油和水相分离，从而起到稳定钻井液性质的作用。
3. 分散剂：钻井过程中，钻井液会遇到一些固相杂质，如岩屑和沉积物等。
分散剂可以帮助将这些固相杂质分散在钻井液中，并防止其重新聚集，保持钻井液的均匀性和稳定性。
分散剂：钻井过程中，钻井液会遇到一些固相杂质，如岩屑和沉积物等。
分散剂可以帮助将这些固相杂质分散在钻井液中，并防止其重新聚集，保持钻井液的均匀性和稳定性。
4. 酸洗剂：在岩石中存在一些可溶性的杂质，如钙、镁、铁等金属离子，这些金属离子会降低钻井液的性能。
酸洗剂可以与这些金属离子发生反应，并使其变为不溶性物质，从而净化钻井液。
酸洗剂：在岩石中存在一些可溶性的杂质，如钙、镁、铁等金属离子，这些金属离子会降低钻井液的性能。
酸洗剂可以与这些金属离子发生反应，并使其变为不溶性物质，从而净化钻井液。
5. 碱洗剂：一些岩石中含有酸性物质，如硅酸盐等，这些酸性物质会对钻井液产生腐蚀作用。
碱洗剂可以中和这些酸性物质，增强钻井液的抗腐蚀性能，防止井壁受到损害。
钻井液常用处理剂的作用机理（一）钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多，为了使用和研究方便将按其功能进行分类。
根据2006年API钻井液处理剂分类方法，将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。
共计18类。
其中润滑剂/解卡剂合并，另外增加了水合物控制剂我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂分为16类，分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。
这16类处理剂所起的作用不同，但在配制和使用钻井液是，并不同时使用这些处理剂，而是根据现场需要选择其中的几种。
下面对这16种处理剂进行介绍。
1 粘土类粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性质，它是最活跃的组分。
晶质含水的层状硅酸盐矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；含水的非晶质硅酸盐矿物：水铝英石、硅胶铁石等。
1.1 粘土矿物的两种基本构造单元1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片硅氧四面体：有一个硅原子与四个氧原子，硅原子在四面体的中心，氧原子在四面体的顶点，硅原子与各氧原子之间的距离相等，其结构见右图。
图1硅氧四面体结构硅氧面体晶片：指硅氧四面体网络。
硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成，其立体结构见右图。
图2 硅氧四面晶片结构图1.1.2 铝氧八面体与铝氧八面体晶片铝氧八面体：六个顶点为氢氧原子团，铝、铁或镁原子居于八面体中央(如右图所示)。
![常用钻井液处理剂分子结构及作用机理[1]](https://uimg.taocdn.com/5bb855cca1c7aa00b52acbcf.webp)
二、无机处理剂在钻井液中的作用机理无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类，其中多数可提供阳离子和阴离子，也有一些与水形成胶体或生成络合物。
它们在钻井液中的作用机理可归纳为以下方面：1．离子交换吸附主要是粘土颗粒表面的Na+、Ca2+之间的交换。
这一过程对改善粘土造浆性能、配制钙处理钻井液以及防塌等方面都很重要，对钻井液性能的影响也较大。
例如，在配制预水化膨润土浆时，常加入适量Na2CO3。
其目的是，通过Na+浓度的增加，使之能够与钙蒙脱土颗粒表面的Ca2+发生交换，从而使粘土的水化和造浆性能提高，分散成更小的颗粒，表现为钻井液的粘度、切力升高，滤失量降低；相反地，若在分散钻井液中加入适量Ca(OH)2和CaSO4等处理剂，随滤液中Ca2+浓度的提高，一部分Ca2+会与吸附在粘土颗粒上的Na+发生交换，致使钻井液体系转变为适度絮凝的粗分散状态，从而控制粘土的水化与分散。
2．调控钻井液的pH值每种钻井液体系均有其合理的pH值范围。
然而在钻进过程中，钻井液的pH值会因发生盐侵、盐水侵、水泥侵和井壁吸附等各种原因而发生变化，其中pH值趋于下降的情况更为常见。
因此，为了使钻井液性能保持稳定，应随时对进行调整。
添加适量的烧碱等无机处理剂是提高pH值的最简单的方法，而使用酸式焦磷酸钠(SAPP)、CaSO4，或CaCl2等无机处理剂时，则会使钻井液的pH值有所下降。
3．沉淀作用如果有过多的Ca2+或Mg2+侵入钻井液，将会削弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。
此时，可先加入适量烧碱除去Mg2+，然后用适量纯碱除去Ca2+。
这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处理剂恢复其作用。
例如褐煤碱液和水解聚丙烯腈，如遇钙侵会分别生成难溶于水的腐植酸钙和聚丙烯酸钙。
此时，可以加人适量纯碱，使上述处理剂恢复其作用效果，这是由于所生成的CaCO3的溶解度比腐植酸钙和聚丙烯酸钙的溶解度小得多，因而可使处理剂的钙盐重新转变为钠盐。
引言概述：
油田常用化学药剂在油田生产中发挥着重要的作用。
这些化学药剂的作用原理涉及多个方面，包括改善油水分离效果、提高油井渗透性、抑制油藏中的水和气体产生等。
本文将对油田常用化学药剂的作用原理进行全面解析，为读者深入理解这些化学药剂的应用提供参考。
正文：
1.界面活性剂的作用原理
降低油水界面张力
提高油水分离效果
促进润湿作用
提高钻井液性能
2.缓蚀剂的作用原理
形成保护膜
抑制金属腐蚀反应
提高油井管道的使用寿命
3.乳化剂的作用原理
使油水乳化形成稳定乳液
改善增稠剂性能
提高提油效率
4.残留酸化剂的作用原理
去除管道内的沉积物
改善油井渗透性
提高石油采收率
5.抗泡剂的作用原理
破坏气泡的表面张力
抑制气体产生
提高油水分离效果
总结：
油田常用化学药剂的作用原理涉及界面活性剂、缓蚀剂、乳化剂、残留酸化剂和抗泡剂等多个方面。
界面活性剂可以降低油水界面张力、提高油水分离效果，缓蚀剂能够形成保护膜抑制金属腐蚀，乳化剂可以使油水乳化形成稳定乳液提高提油效率，残留酸化剂能够去除管道内的沉积物提高油井渗透性，抗泡剂能够破坏气泡的表面张力抑制气体产生，以及提高油水分离效果。
了解这些作用原理对于合理选择和使用油田化学药剂具有重要意义，帮助提高油田生产效益。
第四章钻井液配浆材料与处理剂钻井液技术的发展是随着整个钻井行业的发展而发展的。
随着钻井技术的发展，对钻井液的要求越来越高。
实际上，钻井液在很大程度上决定了钻井的成败。
因此，人们常用“钻井液是钻井的血液”来形象地比喻其在钻井作业中的重要作用。
而钻井液技术的发展直接受到钻井液配浆材料和处理剂制约。
我国钻井液配浆材料和处理剂发展较晚，近年才有较大进步。
1972年，钻井液材料及其处理剂不过21种，直至1975年也只不过30种（包括无机盐）。
1975 年以后开始飞速发展，到1983年底增至76种，1985年底达到166种。
1993年增加到16类260种,总费用达10.3亿元。
近几年更是得到飞速发展，在有些剂种研究和开发方面与国外基本同步。
据《世界石油》杂志每两年公布一次全世界钻井液完井液及修井液处理剂的品种、用途和厂家等报道，目前商品牌号就有2700多种，这还不包括前苏联、东欧和中国的产品。
我国从80年代以来，钻井液技术发展很快，钻井液处理剂的类别和品种已与国外相当，某些处理剂的性能还优于国外的产品。
总的说来，钻井液处理剂是钻井液技术的关键、是核心，没有新的处理剂就没有新的钻井液体系。
第一节钻井液原材料配制钻井液时所用的各种物质称为钻井液材料，其中包括原材料及处理剂。
钻井液原材料是指那些用于配浆、用量较大构成钻井液的基本组分，臂如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂是指那些用于改善和稳定钻井液性能或为满足钻井液某种特殊需要而加人钻井液中的化学添加剂。
它是钻井液组分中的关键成分。
随着钻井液技术的发展，处理剂的种类日益增多。
一、钻井液材料的分类钻井液材料种类繁多，为了使用和研究的方便，有必要对它们予以分类。
目前基本上有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按钻井液材料的化学性质和组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
这种方法容易掌握其主要组分和性质，一般常为钻井液研制单位和专业技术人员所使用。
第二章钻井液处理剂一、稀释剂（1）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。
（2）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。
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。
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。
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。
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%。
铁铬木质素磺酸盐（FCLS）简称铁铬盐，是有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是一种具有抗盐、抗钙能力强的稀释剂，其热稳定性高，可抗150˚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。
钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。
但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。
为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。
目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。
有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。
按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。
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。
钻井液处理剂的作用方式一钻井液处理剂是在钻井过程中使用的一种化学物质，用于改善钻井液的性能和效果。
钻井液处理剂的作用方式多种多样，下面将介绍其中一种常见的作用方式。
概述钻井液处理剂的作用方式一是通过改变钻井液的流变性质来提高其性能。
流变性质指钻井液在受力作用下的变形和流动特性。
通过调整钻井液的流变性质，可以优化钻井过程中的钻井速度、井壁稳定性和钻头冲刷效果等方面。
增加黏度一种常见的作用方式是通过添加特定的化学物质来增加钻井液的黏度。
增加钻井液的黏度可以改善其悬浮固相颗粒的能力，从而减少固相颗粒的沉降速度，提高钻井液的悬浮性能。
这样可以减少固相颗粒在井底的积聚，并避免堵塞钻头和井壁。
控制滤失另一种作用方式是通过控制钻井液的滤失性能来优化钻井过程。
滤失性能是指钻井液在钻井过程中通过井壁进入地层的能力。
通过添加特定的化学物质，可以改变钻井液的滤失性能，使其在井壁形成一层薄膜，降低钻井液的滤失速度。
这样可以减少钻井液对地层的侵入，并保持井壁的稳定性。
调节pH值此外，钻井液处理剂还可以通过调节钻井液的pH值来影响其作用。
钻井液的pH值是指其酸碱度的测量值。
通过添加酸性或碱性物质，可以改变钻井液的pH值，从而调节钻井液对井壁和地层的腐蚀性和溶解性。
合适的pH值可以保护井壁和地层，延长钻井设备的使用寿命。
结论综上所述，钻井液处理剂的作用方式一是通过改变钻井液的流变性质来提高其性能。
这包括增加钻井液的黏度、控制滤失性能以及调节钻井液的pH值。
这些作用方式可以提高钻井过程的效率和安全性，保护钻井设备和地层，并减少钻井事故的发生。
钻井液常用处理剂的作用机理（一）钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多，为了使用和研究方便将按其功能进行分类。
根据2006年API钻井液处理剂分类方法，将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。
共计18类。
其中润滑剂/解卡剂合并，另外增加了水合物控制剂我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂分为16类，分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。
这16类处理剂所起的作用不同，但在配制和使用钻井液是，并不同时使用这些处理剂，而是根据现场需要选择其中的几种。
下面对这16种处理剂进行介绍。
1 粘土类粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性质，它是最活跃的组分。
晶质含水的层状硅酸盐矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；含水的非晶质硅酸盐矿物：水铝英石、硅胶铁石等。
1.1 粘土矿物的两种基本构造单元1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片硅氧四面体：有一个硅原子与四个氧原子，硅原子在四面体的中心，氧原子在四面体的顶点，硅原子与各氧原子之间的距离相等，其结构见右图。
图1硅氧四面体结构硅氧面体晶片：指硅氧四面体网络。
硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成，其立体结构见右图。
图2 硅氧四面晶片结构图1.1.2 铝氧八面体与铝氧八面体晶片铝氧八面体：六个顶点为氢氧原子团，铝、铁或镁原子居于八面体中央(如右图所示)。
图3硅氧八面体结构图铝氧八面体晶片：多个铝氧八面体通过共用的OH连接而成的AL-O八面体网络图4铝氧八面体及铝氧八面体晶片构造示意图1.1.3 晶片的结合四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合，构成晶层。
晶层可分为如下几种：1）1:1型晶层：由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成。
图5 1:1型晶层结构图2）2:1型晶层：由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成。
图6 2:1型晶层结构图1.2 几种常见粘土矿物的晶体构造1.2.1 高岭石高岭石的单元晶层构造是由一片硅氧四面体晶片和一片铝氧八面体晶体组成的，所有的硅氧四面体的顶尖都朝着同样的方向，指向铝氧八面体。
硅氧四面体晶片和铝氧八面体晶片由共用的氧原子连接在一起。
①高岭石晶体结构示意图图7高岭石的晶体构造（立体图）图8高岭石的晶体构造②高岭石特点a 1:1型粘土矿物化学组成Al4[Si4O10](OH)4或2Al2O3·4SiO2·4H2Ob 几乎不存在晶格取代，负电量少c 晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Åd C.E.C低（3-15 mmol/100g土)，在三种常见的粘土矿物中，高岭石的C.E.C最低。
原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C小。
e造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
1.2.2 蒙脱石蒙脱石可看做是叶石蜡脱石晶体结构示意图9：图9蒙脱石的晶体构造（立体图）图10蒙脱石的晶体构造②蒙脱石特点a 2:1型粘土矿物，化学组成（Al2Mg3）（Si4O10）（OH）2nH2Ob 存在晶格取代，取代位置主要在AL-O八面体中，即AL3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。
c晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=0.96~4nmd C.E.C大（70~130mmol/100g土)，原因在于蒙脱石存在晶格取代，所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。
e 造浆率高蒙脱石晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层，引起蒙脱石水化膨胀。
蒙脱石负电荷多，吸附阳离子数量多，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
蒙脱石负电荷多，吸附阳离子数量多，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。
1.2.3 伊利石①伊利石晶体结构示意图图11伊利石晶体结构②伊利石特点A 2:1型粘土矿物化学组成（K，Na，Ca2）m（Al，Mg）4（Si，Al）8O20（OH）4·nH2O b存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面体中，且取代数目比蒙脱石多，产生的负电荷由等量的K+来平衡。
c晶层间引力以静电力为主，引力强，晶层间距C=10Å，d C.E.C介于高岭石与蒙脱石之间（20~40mmol/100g土)伊利石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，故与K+产生很强的静电力，K+不易交换下来。
K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配位，因此，K+连接通常非常牢固，不易交换下来。
e造浆率低三种粘土矿物的晶体结构和物理化学性质的特点如表12。
表12 粘土矿物晶体结构与物理化学性质矿物名称晶型晶层间距/10-1nm层间引力阳离子交换容量/mmol·(100g粘土)-1高岭石1:1 7.2氢键力,吸力强3-5 蒙脱石2:1 9.6-40分子间,吸力弱70-130 伊利石2:1 10.0吸力较强20-401.3 钻井液中粘土矿物分类粘土在钻井液中按照其功能可分为膨润土、抗盐土、有机土。
1.3.1 膨润土以蒙脱石为主要成分的配浆土称为膨润土。
其可以分为API钻井级膨润土(改性膨润土)、未处理天然膨润土(试验用钠膨润土)、OCMA膨润土(改性膨润土)。
膨润土密度在2.5~2.7g/cm3之间；可以造成液体的粘稠流动性质；API钻井级膨润土在去离子水中加量为 6.4%时表观粘度大于15mPa·s，滤失量小于15mL。
膨润土用于水基钻井液中提高塑性粘度，静切力和动切力，以增强钻井液对钻屑的悬浮和携带能力，降低滤失量，形成致密泥饼，增强造壁性。
1.3.2 抗盐土抗盐土主要有凸凹棒土和海泡石两种粘土。
凹凸棒土、海泡石由平行长轴的双硅链组成，这些硅链形成了一种带网结构，在其边缘连在一起，通过铝或镁原子在八面体方向把每条链的上下部分连在一起，形成凹凸面。
由于其结构是三维链组成，所以不会膨胀；其矿物结晶为针状；具有很高的吸水容量。
密度为2.5~2.7g/cm3；API 钻井级凹凸棒土海泡石在去离子水中加量为6.4%时表观粘度大于15mPa·s，水分小于16%。
可用于海水或盐水钻井液中起到提粘作用并且形成泥饼，堵漏效果良好。
1.3.3 有机土有机土组成：由钠膨润土经季铵盐类阳离子表面活性剂处理而成的亲油膨润土。
所选择的季铵盐必须有很强的润湿反转作用，常用十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基卞基氯化铵。
主要作用是在油中分散，形成结构；在油基钻井液中做增粘剂和降滤失剂。
2 加重剂(加重材料)钻井液加重剂用于提高钻井液密度的处理剂又称加重材料，由不溶于水的惰性物质经研磨加工制备而成。
为了对付高压地层和稳定井壁，需将其添加到钻井液中以提高钻井液的密度。
加重材料应具备的条件是自身的密度大，磨损性小，易粉碎；并且应属于惰性物质，既不溶于钻井液，也不与钻井液中的其它组分发生相互作用。
2.1 API级重晶石（BaSO4）、活化重晶石重晶石为含钡硫酸盐矿物，化学成分为65.7%BaO、34.3%SO3，密度为4.2g/cm3之间，是制取钡和钡化合物的最重要的工业矿物原料。
由于重晶石密度大、硬度适中、化学性质稳定、不溶于水和酸、无磁性和毒性，是全世界应用最广泛的钻井液加重剂。
2.2 铁矿粉(氧化铁矿粉、钛铁矿粉)钻井液加重剂的主要用铁矿粉和钛铁矿粉，前者的主要成分为Fe2O3，密度4.9~5.3g/cm3；后者的主要成分为TiO2、Fe2O3，密度4.5~5.1g/cm3，均为棕色或黑褐色粉末。
铁矿粉和钛铁矿粉均具有一定的酸溶性，因此可应用于需进行酸化的产层。
2.3 碳酸钙粉（CaCO3、石灰石）石灰石粉的主要成分为CaCO3，密度为2.7~9g/cm3。
易与盐酸等无机酸发生反应，生成CO2、H2O和可溶性盐，因而适于在非酸敏性而又需进行酸化作业的产层中使用，以减轻钻井液对产层的损害。
但由于其密度较低,一般只能用于配制密度不超过 1.68g/cm3的钻井液和完井液。
2.4 新型钻井液加重材料四氧化锰加重材料，四氧化锰又称四氧化三锰，分子式为Mn3O4，呈红色或黑褐色球状颗粒,粒径平均值小于0.5μm，密度4.856g/cm3，熔点为1564℃，不溶于水，可溶于盐酸。
贝克休斯公司使用这种重材料开发出的逆乳化钻井液，塑性粘度大幅度降低，改善钻井液的流变性能，同时降低加重材料发生沉降的趋势，可在高温/高压井和小井眼中使用。
2.5 无机盐（NaCl、KCl、CaCl2、CaBr2、ZnBr2）可用于钻井液加重剂的可溶性盐包括无机盐和有机盐，与惰性不溶固体加重剂相比，可溶性盐钻井液加重剂能降低钻井液中固相含量，有利于流变性调控和提高机械钻速，但成本较高，对钻具的腐蚀性强，使用中一般要加入缓蚀剂。
无机盐有氯化钠、氯化钾、氯化钙、溴化钙和溴化锌，其中溴化锌饱和溶液的密度达2.3g/cm 3。
有机盐有甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯，其中饱和溶液的密度达2.3g/cm 3。
与无机盐相比, 有机盐与其他处理剂的配伍性更好，腐蚀性较低，储层保护性能和环境保护性能更佳，特别是甲酸铯钻井完井液体系更是近年发展起来的新型高效的高温高压储层钻井完井液体系。
2.6 加重材料用量的计算加重剂用量：加重后的泥浆重量等于原泥浆重量加上加重剂重量。
计算公式：V W =ρρρρρ--原加原加加重加（） (1)式中：W 加-----加入加重剂重量，公斤或吨； V 原-----原浆体积，公升或米3； ρ加-----加重剂密度，g/cm 3； ρ原-----原浆密度，g/cm 3；ρ重-----欲加重泥浆的密度，g/cm 3。
降低泥浆的密度所需的加水量。
计算公式：V W =ρρρρρ--原加原稀加稀水（） (2)式中：X ----加入水的重量，公斤或吨；V 原----原浆体积，公升或米3；ρ水----水的密度，g/cm 3；ρ原----原浆密度，g/cm 3；ρ稀---加水稀释后泥浆的密度，g/cm 3。
