【正文】 與氧化鈉的分子個數之比。 作用 ： KCl是一種常用的無機鹽類 頁巖抑制劑 ， 具有較強的抑制頁巖滲透水化的能力 。 作用 ： 食鹽主要用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液 ，以 防止巖鹽井段溶解，并抑制井壁泥頁巖水化膨脹 。用 CaCl2處理 鉆井液時常常引起 pH值降低 。其外觀為無色斜方晶體，密度為 g／ cm3，易潮解，且易溶于水 (常溫下約為 75％ )。吸濕后結成硬塊，存放時應注意防潮。2H20)和無水石膏 (CaS04)兩種。 注意事項 ：在高溫條件下石灰鉆井液可能發(fā)生固化反應，使性能不能滿足要求，因此在高溫深井中應慎用。吸水后變成熟石灰，即氫氧化鈣 Ca(OH)2 。水溶液呈強堿性。 B. 過量的純堿會導致粘土顆粒發(fā)生聚結，使鉆井液性能受到破壞。 ?上一內容 ?下一內容 ?回主目錄 ?返回 第三節(jié) 無機處理劑 一、常用的無機處理劑 無機處理劑屬其它類 1．純堿 學名碳酸鈉，又稱蘇打粉，分子式為 Na2CO3。 或：滴定每毫升鉆井液濾液 pH為 時，消耗的標準酸的毫升數。 第三節(jié) 粘土的水化膨脹作用 鉆井液工藝原理電子教案 第二章 第二節(jié) 鉆井液的酸堿度 增加鉆井液中粘土的分散程度 適當控制 Ca2+、 Mg2+等離子的存在狀態(tài) 減輕鉆具腐蝕，鐵的活性比氫強，容易與氫離子發(fā)生反應造成腐蝕 一些處理劑的要求，在弱堿性狀態(tài)才能充分發(fā)揮作用。在使用過程中，應注意油品的粘度不宜過高，否則鉆井液的流變性不易調控。 此外，常將含 Ca2+、 Mg2+較多的水稱為硬水。二氧化碳的氣蝕、碳酸腐蝕等。 在水基鉆井液中，水是分散介質 ，大多數處理劑均通過溶解于水而發(fā)揮作用；在 泡沫鉆井液中水也是作為連續(xù)相 ，空氣在起泡劑和穩(wěn)泡劑的作用下分散在水中；在 油包水乳化鉆井液中，水是分散相 ，往往水中又含有一定量的無機鹽，如氯化鈉和氯化鈣等； 在霧流體中，是作為分散相 ，成小顆粒狀分散于氣中。 由式 (2)， mB＝ ρ 2V2ρ lVl，將其代人式 (1)可得到 V2的計算 求出 V2后，重晶石用量可由下式求得： mB=(V2V1) ρ B （ 1） 然而有時因受現場泥漿池容積的限制，加重前必須排掉一部分鉆井液，或者希望在加重之前先排掉一部分不加重鉆井液，這樣就不會造成加重劑的浪費，這種情況下，首先根據加重后可以容納的體積 V2，用下式求出應保留的原漿的體積： ? ?? ?1221 ???????BBVV然后仍用式 (1)求出重晶石的用量。如我國滇黔桂石油勘探局在官 3井使用方鉛礦，配制出密度為 的超高密度鉆井液 。在我國，鐵礦粉是用量僅次于重晶石的鉆井液加重材料。因它們的密度均大于重晶石，故 可用于配制密度更高的鉆井液 。易與鹽酸等無機酸類發(fā)生反應，生成 CO H2O和可溶性鹽，因而 適于在非酸敏性而又需進行酸化作業(yè)的產層中使用，以減輕鉆井液對產層的損害 。 鉆井液的常用加重材料有以下幾種： (1)重晶石粉 重晶石粉是一種以 BaSO4為主要成分的天然礦石，經過機械加工后而制成的灰白色粉末狀產品。有機土可以在油中分散，形成結構，其作用與水基鉆井液中的膨潤土類似。海泡石有很強的造漿能力，用它配制的鉆井液具有較高的熱穩(wěn)定性。 膨潤土在淡水鉆井液中具有以下作用： (1)增加粘度和切力，提高井眼凈化能力； (2)形成低滲透率的致密泥餅，降低濾失量； (3)對于膠結不良的地層，可改善井眼的穩(wěn)定性； (4)防止井漏 。鈉膨潤土的造漿率一般較高，而鈣膨潤土則需要通過加入純堿使之轉化為鈉膨潤土后方可使用。 評價膨潤土好壞的標準是造漿率，即每噸膨潤土可以配制粘度為 15mpa例如，有的降失水劑同時兼有增粘或降粘作用，絮凝劑同時兼有增粘劑的作用等。 第二類分類方法是按其在鉆井液中 所起的作用或功能分類 。通常分為鉆井液 原材料、無機處理劑、有機處理劑和表面活性劑 四大類。 鉆井液原材料和處理劑的種類品種繁多。據統(tǒng)計， 1972年我國鉆井液材料和處理劑總共只有 21種， 1975年以后開始取得突破性進展，到 1983年底增至 76種， 1993年增加到 16類共 260種。近幾年在各種新型聚合物、正電膠和聚合醇等高效處理劑的研究方面，又分別取得了新的進展。為了使用和研究方便，有必要將它們進行分類。其中無機處理劑又可分為氯化物、硫酸鹽、堿類、碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和重鉻酸鹽和混合金屬層狀氫氧化物 (即正電膠 )類等。我國鉆井液標準化委員會根據國際上的分類法，并結合我國的具體情況，將鉆井液配漿材料和 處理劑共分為以下 16類，即 (1)降濾失劑； (2)增粘劑； (3)乳化劑，使油水乳化產生乳狀液； (4)頁巖抑制劑 ； (5)堵漏劑； (6)降粘劑； (7)緩蝕劑； (8)粘土類； (9)潤滑劑； (10)加重劑； (11)殺菌劑； (12)消泡劑； (13)泡沫劑； (14)絮凝劑； (15)解卡劑； (16)其它類等。本章將以上兩種分類方法結合起來，除介紹常用的配漿原材料和無機處理劑外，重點介紹幾類重要的有機處理劑，即降粘劑、降濾失劑、頁巖抑制劑、絮凝劑和堵漏劑等。s的鉆井液的體積數，m3。目前我國將配制鉆井液所用的膨潤土分為三個等級：一級為符合 API標準的鈉膨潤土；二級為改性土，經過改性符合 OCMA標準要求；三級為較次的配漿土，僅用于性能要求不高的鉆井液。 海泡石、凹凸棒石和坡縷縞石 是較典型的抗鹽、耐高溫的粘土礦物，主要用于 配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液 。此外，海泡石還具有一定的酸溶性 (在酸中可溶解 60％左右 )，因此，在保護油氣層的鉆井液中，還可用做酸溶性暫堵劑。 二、加重材料 1．常用的鉆井液加重材料 加重材料又稱加重劑，由不溶于水的惰性物質經研磨加工制備而成。按照 API標準，其密度應達到 ，粉末細度要求通過 200目篩網時的篩余量 ％。但由于其密度較低，一般只能用于 配制密度不超過 1. 68 g/cm3 的鉆井液和完井液。此外，由于鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性，因此 可應用于需進行酸化的產層 。 (4)方鉛礦粉 (Galena) 方鉛礦粉是一種主要成分為 PbS的天然礦石粉末，一般呈黑褐色。 BBB mVVVV????? 112BmVV ?? 1122 ??? ?? ?2112???????BBVV2．加重材料用量的計算 以重晶石為例，對于某一給定的鉆井液體系，確定加重材料用量的方法。 （ 2） 如：用重晶石（ ρB=）把 200 m3鉆井液由密度 ρ1=重到 ρ2=，并且每 100kg重晶石需同時加入 9L水以防止鉆井液過度增稠，試求： ⑴若最終體積無限制，需加入重晶石多少噸？ ⑵若最終體積為 200 m3，需加入重晶石多少噸，放掉鉆井液多少方？ 最終體積無限制，需加入重晶石 。 實踐證明， 鉆井液性能與配漿水的性質密切相關 。因此，配制鉆井液時必須預先了解配漿水的水質，不合格的水需經過適當處理后才能使用。 原油、柴油和低毒礦物油 也是配制鉆井液時常用的原材料。此外，還應考慮油晶的價格和對環(huán)境可能造成的影響。 鉆井液的酸堿性直接影響鉆井液中粘土的分散程度、處理劑的性能發(fā)揮，以及 Ca2+、 Mg2+等離子的存在狀態(tài)等，另外，鉆井液的酸堿性與它的流變性和對鉆具的腐蝕性密切相關。 甲基橙堿度 ：以甲基橙作為酸堿指示劑時，滴定每毫升鉆井液濾液所需的標準酸（ ）的毫升數。白色粉末，密度為／ cm3，易溶于水。 C. 在鉆水泥塞或鉆井液受到鈣侵時，加入適量純堿使 Ca2+沉淀成 CaCO3，從而使鉆井液性能變好，即含羧鈉基官能團 (—COONa)的有機處理劑在遇到鈣侵 (或 Ca2+濃度過高 )而降低其溶解性時，一般可采用加人適量純堿的辦法恢復其效能。燒堿容易吸收空氣中的水分和二氧化碳，并與二氧化碳作用生成碳酸鈉，存放時應注意防潮加蓋。 特性 ：在水中的溶解度較低，常溫下為 ％，其水溶液呈堿性。此外，石灰還可配成石灰乳堵漏劑封堵漏層。 特性 ：石膏是白色粉末，密度為 ～ ／ cm3。 作用 ：在鈣處理鉆井液中，石膏與石灰的作用大致相同，都用于提供適量的 Ca2+。 溶解度極大 。 分類： Ca2+ 6．氯化鈉 氯化鈉俗名食鹽，分子式為 NaCl 特性 ：為白色晶體，常溫下密度約為 ／ cm3。此外，為保護油氣層，還可用于配制無固相清潔鹽水鉆井液，或作為水溶性暫堵劑使用。若與聚合物配合使用，可配制成具有強抑制性的鉀鹽聚合物防塌鉆井液。 n值越大，堿性越弱。水玻璃在鉆井液中可以部分水解生成膠態(tài)沉淀，該膠態(tài)沉淀可使部分粘土顆粒 (或粉砂等 )聚沉，從而使鉆井液保持較低的固相含量和密度。因此，水玻璃是一種堵漏劑。研究表明，利用水玻璃這個特點，還可使裂縫性地層的一些裂縫發(fā)生愈合或提高井壁的破裂壓力，從而起到 化學固壁 的作用。 對粘土水化有很強的抑制作用，與膨潤土和水所形成的復合體具有獨特的流變性能。與粘土顆粒所不同的是， MMH是 高價陽離子取代了低價陽離子 （主要是三價陽離子取代二價陽離子），而粘土則是低價陽離子取代高價陽離子。它們在鉆井液中的作用機理可歸納為以下方面： 1．離子交換吸附 主要是粘土顆粒表面的 Na+與 Ca2+之間的交換。 每種鉆井液體系均有其合理的 pH值范圍。 2．調控鉆井液的 pH值 如果有過多的 Ca2+或 Mg2+侵入鉆井液，將會削弱粘土的水化和分散能力，破壞鉆井液的性能。此時，可以加入適量純堿，使上述處理劑恢復其作用效果，這是由于所生成的 CaCO3的溶解度比腐植酸鈣和聚丙烯酸鈣的溶解度小得多，因而可使處理劑的鈣鹽重新轉變?yōu)殁c鹽。例如，加入少量重鉻酸鹽可使上述鉆井液的熱穩(wěn)定性明顯提高，其中主要作用機理是氧化和絡合。 由于許多有機處理劑，如丹寧、腐植酸等在水中溶解度很小，不易吸附在粘土顆粒上，因而不能發(fā)揮其效能。鉆井液在使用過程中， 常常由于溫度升高、鹽侵或鈣侵、固相含量增加或處理劑失效等原因，使鉆井液形成的網狀結構增強，鉆井液粘度、切力增加 。根據其作用機理的不同， 可分為兩種類型，即分散型稀釋劑和聚合物型稀釋劑 。可溶于水，但不溶于有機溶劑。 d. 由于丹寧酸含有酯鍵，在 NaOH溶液中易于水解。 f. 單寧酸在水溶液中也可以發(fā)生水解，生成雙五倍子酸和葡萄糖。 (2)單寧的稀釋機理 單寧酸鈉苯環(huán)上相鄰的 雙酚羥基可通過配位鍵吸附在粘土顆粒斷鍵邊緣的 Al3+處，拆散結構 ；而剩余的 ONa和 COONa均為水化基團，它們又能給粘土顆粒帶來較多的負電荷和水化層， 使粘土顆粒端面處的雙電層斥力和水化膜厚度增加 ，從而拆散和削弱了粘土顆粒間通過端 —面和端 —端連接而形成的網架結構，使粘度和切力下降。 因此，單寧類降粘劑 主要是通過拆散粘土顆粒網架結構而起 降粘作用的。 2．木質素磺酸鹽類 木質素磺酸鹽是木材酸法造紙殘留下來的一種廢液 。它的制備過程是：在紙漿廢液經過發(fā)酵提取酒精后，將其濃縮至 ～ 1. 27g／ cm3，在 6080℃ 溫度下加入預先配制好的硫酸亞鐵和重鉻酸鈉溶液，在充分攪拌下經氧化、絡合反應約 2h后，過濾除去 CaSO4，再經噴霧干燥而制得的產品。一般情況下，應將鐵鉻鹽鉆井液的 pH值控制在 911的范圍內。因此，目前國內外都在致力于研制能夠替代鐵鉻鹽的無鉻降粘劑?？煽果}抗鈣，并可抗 150℃ 的高溫。但若其聚合度過大，相對分子質量過高，反而會使粘度、切力增加。 XY—27經常與兩性離子包被劑 FA—367（或 PMHAII）及兩性離子降濾失劑 JT—888等配合使用，構成目前國內廣泛使用的 兩性離子聚合物鉆井液體系 。而且 XY—27的特有結構使它與高聚物之間的交聯或絡合機會增加，從而使其比陰離子聚合物降粘劑有更好的降粘效果。還發(fā)現隨其加量增加，鉆井液容納鉆屑的能力明顯增強。 降濾失劑是鉆井液處理劑的重要劑種，根據其來源主要分為纖維素類、腐植酸類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類等 。腐植酸結構非常復雜的、相對分子質量不均一。褐煤與燒堿的反應生成的腐植酸鈉易溶于水，但腐植酸鈉的含量與所使用的燒堿濃度有關。有的報導說，它在 232℃ 的高溫下仍能有效地控制淡水鉆井液的濾失量。 現場常用的配方為：褐煤：燒堿：水＝ 15： (1～ 3)： (50～ 200)。 (3)常用的腐植酸類降濾失劑 用濃度為 3N的稀 HNO3與褐煤在 40~60℃ 下 進行氧化和硝化反應， 可制得硝基腐植酸，再用燒堿中和可制得硝基腐植酸鈉。 其突出特點： 一是熱穩(wěn)定性高 ，抗溫可達 200℃ 以上；二是 抗