鉆井液工藝學(xué)

1、第五章、鉆井液原資料和處置劑本章要求： 1. 鉆井液處置劑的分類。 2. 降粘劑、降失水劑、絮凝劑的作用原理。 3. 常見降粘劑、降失水劑、絮凝劑、加重劑。 4. 降粘劑、降失水劑、絮凝劑的選擇方法。. 鉆井液處置劑-調(diào)配、維護和恢復(fù)鉆井液工藝性能的添加劑。開展概略：五十年代僅幾種：純堿、燒堿、褐煤、栲膠等?，F(xiàn)有幾百種商品牌號，分十六大類，國內(nèi)產(chǎn)值超越二十億，有大量專業(yè)公司、廠家。開展方向：抗溫、抗鹽鈣、無毒、多功能、可生物降解。 . 一、鉆井液處置劑的分類 1.按照處置劑組成分類:鉆井液原資料 無機處置劑有機處置劑 外表活性劑 有機處置劑按來源分類:天然產(chǎn)品天然改性產(chǎn)品人工合成產(chǎn)品 有機處置

2、劑按化學(xué)組成分類: 腐植酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、淀粉類、聚合物類等。. 2. 按照處置劑的功能分類(我國鉆井液標(biāo)委會分類) 降粘劑 Thinner 增粘劑 Viscosifier 降失水劑 Filtration Reducer 絮凝劑 Flocculant 加重劑 Weighting Agent 解卡劑 Pipe-Freeing Agent 堵漏劑 Lost Circulation Material 乳化劑 Emulsifier 消泡劑 Defoamer 光滑劑 Lubricant 緩蝕劑 Corrosion Inhibitor 頁巖抑制劑 Shale Inhibitor

3、粘土類 Clay 殺菌劑 Bactericide 起泡劑 Foaming Agent 其它類 Others.二、處置劑研討內(nèi)容和方法 內(nèi)容提出功能要求處置劑分子構(gòu)造分析與設(shè)計處置劑在粘土顆粒上的吸附規(guī)律研討所處置的鉆井液性能的變化： 處置劑抗溫、抗鹽鈣才干評價，毒性、生物降解性測試。方法：分子量、基團及構(gòu)造的化學(xué)和儀器分析、鉆 井液性能測試等。. 1、粘土類2、加重劑 用于提高鉆井液密度的物質(zhì)資料。要求：密度大、耐磨損、不增粘、可酸溶。第一節(jié) 原資料. 常見固體加重資料的物化性質(zhì)資料稱號 化學(xué)成分 密度g/cm3 硬度 酸溶性 重晶石 BaSO4 4.0 4.5 2.5 3.5 難溶 鐵礦粉

4、Fe2O3 4.9 5.3 5.5 6.5 溶 方鉛礦 PbS 7.4 7.7 2.5 2.7 溶 菱鐵礦 FeCO3 3.7 3.9 3.5 4.0 溶 鈦鐵礦 TiO2Fe2O3 4.5 5.1 5.0 6.0 溶 石灰石粉 CaCO3 2.7 2.9 3 溶 磁鐵礦 Fe3O4 5.0 5.2 5.5 6.5 溶.第二節(jié) 無機處置劑 常用產(chǎn)品純堿燒堿石灰石膏氯化鈣氯化鈉氯化鉀硅酸鈉及硅酸鉀重鉻酸鉀和重鉻酸鈉六偏磷酸鈉混合金屬層狀氫氧化物.無機處置劑作用原理離子交換吸附調(diào)控鉆井液的pH值沉淀作用絡(luò)協(xié)作用與有機處置劑生成可溶性鹽抑制溶解的作用.第三節(jié)、有機處置劑 一、降粘劑又稱解絮凝劑 、稀

5、釋劑1.鉆井液稠化緣由 由于粘土顆粒外表與端面性質(zhì)不同： 帶電情況不同 外表帶負(fù)電，端面帶正電。水化程度不同 外表水化膜厚，端面水化膜薄。. 鉆井液稠化緣由： 當(dāng)鉆井液中固相含量高和外界污染改動粘土外表性質(zhì)時，極易構(gòu)成：端-端、端 面結(jié)合的空間片架構(gòu)造， 從而呵斥： 鉆井液構(gòu)造粘度添加； 片架構(gòu)造包住大量自在水，流動阻力添加。. 2. 降粘劑作用機理 降粘劑分子經(jīng)過靜電吸附、配位鍵吸附吸附在粘土顆粒端面上，改動端面性質(zhì)，拆散片架構(gòu)造，從而降低鉆井液構(gòu)造粘度。詳細(xì)方法為：1 使端面反號 由帶正電性端面轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電性端面。即： 正負(fù)相吸 負(fù)負(fù)相斥. 2 加強端面水化膜厚度 吸附基吸附在粘土顆粒端面上

6、，水化基給端面帶來豐厚的水化層，減弱端-端、端 -面銜接，拆散了片架構(gòu)造，同時放出自在水，使粘度降低。. 降粘劑作用特點 主要作用于端面 用量少、效果顯著由于端面少。 降失水與降粘作用有時相一致，有時不同。 主要降低 0，不降 s。. 3. 常見降粘劑單寧酸鈉NaT 磺甲基單寧SMT 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽 (FCLS)兩性離子聚合物降粘劑XY -27SSMA(磺化聚苯乙烯順丁烯二酸酐鈉鹽 . 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽 (FCLS)的運用 通常配制成堿液運用。 FCLS堿液的配制FCLS : NaOH = 3 5 :1FCLS + NaOH/FCLS + NaOH混合堿液 = 1/5或1/10. 例題 40

7、g FCLS堿液3：1，1/5中，含固體FCLS多少克？NaOH多少克？解：FCLS+NaOH總重為：1/5 40 = 8 (g) FCLS分量為： 3/(1+3) 8 = 6(g) NaOH分量為：1/(1+3) = 2 (g)答：含F(xiàn)CLS分量為 6 g，NaOH分量為 2 g。. 4. 降粘劑選擇方法儀 器: 漏斗粘度計、旋轉(zhuǎn)粘度計。評價目的： s 、 0 、漏 、 方 法：鉆井液 + 降粘劑% 測定性能評價規(guī)范： s 、 0 . 分析：降失水途徑： 提高泥餅質(zhì)量降低K 添加濾液粘度 降低壓差 改動固相含量、級配和外表性質(zhì)等 要求： 膠體粒子濃度充足 堅持體系聚結(jié)穩(wěn)定性 有一定量的橋塞粒

8、子 護膠 二、降失水劑. 泥餅構(gòu)成過程鉆井液流動 橋塞粒子 在孔喉架橋的粒子填充粒子 在橋塞粒子間隙填充的粒子. 降失水劑作用機理1. 水化膜護膠 降失水劑在粘土粒子外表構(gòu)成吸附溶劑化層，堅持體系聚結(jié)穩(wěn)定性的作用。機理：水化膜增厚， 聚結(jié)阻力增大， 膠粒穩(wěn)定性加強 ， Vf 降低。特點： 分子量較低、水溶性好。 用量較大外表。. 2. 靜電穩(wěn)定 降失水劑吸附在粘土外表上，添加外表電荷以降低顆粒之間吸引力的作用。結(jié)果：負(fù)電荷添加， 電勢添加， 膠粒穩(wěn)定性加強，失水降低。. 3. 高分子維護敏化作用 高分子維護1 高分子維護2 大分子濃度低時， 吸附粘土粒子的高分子 許多高分子吸附 缺乏以構(gòu)成混合

9、網(wǎng) 鏈之間構(gòu)成網(wǎng)架構(gòu)造, 在膠粒外表，構(gòu)成 架構(gòu)造，顆粒失去 粒子被隔分開不易 包蔽層，阻止膠粒 重力穩(wěn)定性。 聚結(jié)，保證體系中 聚結(jié)。 膠粒含量。. 4. 幾種常見的降失水劑鈉羧甲基纖維素Na - CMC煤堿劑NaC 磺甲基褐煤(SMC) 磺甲基酚醛樹脂SMP磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹脂縮合物SLSP水解聚丙烯腈鈉、銨、鈣鹽(Na-、NH4-、Ca-HPAN ) 褐煤與樹脂共聚產(chǎn)品如PSC SPNH 淀粉類. 煤堿劑NaC的運用 通常配制成堿液運用。 主要成分：腐植酸鈉 利用NaOH提取出來。 NaC堿液的配制褐煤：燒堿：煤堿液水 = 10 15 ：2 ：50 100. 5. 降失水劑選擇方法儀

10、 器: API靜失水儀、HTHP靜失水儀。評價性能：靜失水量、泥餅厚度。方 法：鉆井液 + 降失水劑% 測定性能評價規(guī)范： API靜失水 5ml/30min； h 0.5mm. HTHP靜失水 15ml/30min h 5mm. 三、絮凝劑 使單個粘土顆粒結(jié)合起來，最終失去重力穩(wěn)定性的處置劑。類型：無機絮凝劑；有機高分子絮凝劑。1有機高分子絮凝劑作用機理：本質(zhì)；高分子敏化作用。三個步驟：1. 吸附2. 橋連3. 構(gòu)成團塊、團塊下沉。. 有機高分子絮凝劑作用機理 長鏈高分子中的吸附基可以與粘土粒子外表氧、氫氧發(fā)生氫鍵吸附，由于高聚物分子鏈很長，可以吸附在幾個粘土粒子上，使它們橋聯(lián)在一同。同時，這種吸附了幾個粘土顆粒的長鏈分子相互間經(jīng)過共同吸附粘土顆粒彼此相互纏繞在一同，構(gòu)成絮凝團塊。這種絮凝團塊容易脫水收縮、密度增高，從而容易下沉，失去沉降穩(wěn)定性。. 2有機絮凝劑的二種作用 全絮凝作用選擇性絮凝作用1.全絮凝作用 既絮凝鉆屑，又絮凝膨潤土的絮凝作用。2. 選擇性絮凝作用 只