【正文】 它被加入水基鉆井液中，呈電中性，不提粘，但卻有特強的護膠能力，能有效地降低失水，提供良好造壁性。 [12]6）抑制性防塌潤滑劑：它兼有潤滑作用降低摩擦阻力和抑制粘土、鉆屑水化分散的能力。3）雙向包被抑制劑：它肩負鉆井液本身粘土、外來鉆屑的包被、抑制作用，配合固控設備，清除有害固相。高密度的加重劑在鉆井液中由于比重大于水很多倍，所以要保證加重劑的沉降穩(wěn)定性，必須保證鉆井液有很高的剪切力，從而才能保證鉆井液的正常循環(huán)。這些各種變化都會改變鉆井液原來的特性，使它不再適應高密度鉆井作業(yè)，情況嚴重的將會導致鉆井液流變性完全喪失，發(fā)生井下嚴重井漏、井噴事故。只有選擇合適的處理劑，才能保證高密度鉆井液在復雜井況條件下依然保持良好的流變性和濾失造壁性。不同的地質條件需要選用不同的配比，才能更加適合特定環(huán)境。新型加重劑的種類在下面新型鉆井液體系應用中將會具體討論，這一小節(jié)就不再做重復闡述。上一小節(jié)中介紹了不可溶加重劑的處理工藝，這節(jié)將探討可溶性加重劑的應用。1）泥漿加重后的懸浮性能及動力穩(wěn)定性均明顯提高, 可以適用于高密度及超高密度水基泥漿。因此, 改善重晶石顆粒表面的親水性, 有助于重晶石在泥漿體系中的分散, 提高其動力穩(wěn)定性。但這樣高的動切力和靜切力值, 已大大超過了鉆井工程對泥漿流變參數值的所需范圍, 尤其在高溫條件下就更難實現。這樣就會導致開泵和循環(huán)時泵壓過高, 泥漿也更易被氣侵, 誘發(fā)井噴的幾率增加。重晶石、赤鐵礦這幾種不溶性加重劑由于自生高密度的特點，加重效果比較明顯，但是同時也因為這幾種加重劑的比重較大，在鉆井液中流變性表現就比較差，所以現階段使用活化重晶石的辦法來改善加重劑的表面活性，從而提高例變性，下面將做具體探討。重晶石（～ g/cm3） g/cm g/cm3。由于用途不同，因此各工業(yè)部門對重晶石礦石有不同的指標要求。這幾種主要的加重劑由于自生的特性不同，在應用中各有特點。為現場解決高密度鉆井液提出一定的理論指導。處理劑的加入會導致粘度、濾失性、潤滑性的變化，而其中有的變化是有利的，有的變化是不利。(4)目前陽離子單體己部分實現國產化，AMPS等磺酸基烯類單體即將投放市場，應在利用新單體方面開展研究，以不斷滿足石油工業(yè)發(fā)展的需要。對現階段的降濾失劑主要從以下幾個方面精心優(yōu)化：(l)已有聚合物處理劑性能的完善。同時，CMC和其它聚合物沉積在泥餅上亦起堵孔作用，使濾失量降低。一般情況下，加入適量的膨潤土可以將鉆井液的濾失量控制到鉆井和完井工藝要求的范圍。在鉆井液工藝中，控制和調整鉆井液濾失性能的關鍵在于改善泥餅的質量，這里既包括增加泥餅的致密程度，降低其滲透性，同時又包括增強泥餅的抗剪切能力和潤滑性。研究結果表明，當鉆井液中的固相含量相同時，隨著泥餅中固相含最降低，鉆井液的濾失量會相應地下降。然而鉆井液中的固相含旦增大，機械鉆速要顯著降低，泥餅要增厚，因而通過增大fsm值來降低濾失量是不可取的。 高溫還會引起鉆井液中粘土顆粒的去水化和處理劑的脫附，使液相粘度降低，以及處理劑本身特性改變，從而導致濾矢量增大。此外，溫度對鉆井液濾失量的影響，還通過改變鉆井液中粘土顆粒的分散程度、水化程度、粘土顆粒、對處理機的吸附，以及改變處理機特性等方面起作用。溫度升高可以幾種方式導致濾失量增加度。圖32壓差對鉆井液（不同配漿土）濾失量的影響、溫度最濾失量的影響由靜濾失方程（38）可知，鉆井液的濾失量與濾液粘度的平方根成反比。通?？杀硎緸閂f，指數x因鉆井液不同而不同。圖31 濾失量與時間的關系由式（38），濾失量Vf與成正比，壓差愈大，鉆井液濾失量愈大。從圖31可以看出，在泥餅形成之前，存在一瞬時濾失量Vsp。因此有必要討論影響濾失量的各因素。s；hmc泥餅厚度，cm；Vt濾液體積；cm3；t滲濾時間，s。因此，也遵循達西滲透定律。 鉆井液的濾失是一個滲透過程，靜濾失的特點是鉆井液處于靜止狀態(tài)。如何才能形成良好的內泥餅？對于高滲砂巖地層，關鍵是高密度鉆井液體系中含有一定比例的細小粒子，他們能夠迅速在巖石近井壁內側淺層橋塞住孔喉，大幅降低濾失介質的滲透率。下面利用內外泥餅之間關系說明這一點。在滲透性大的砂巖、礫巖、裂縫發(fā)育的灰?guī)r井壁會形成較厚的泥餅；在滲透性小的頁巖、泥巖、石灰?guī)r和其它致密巖石的井壁上只會形成較薄的泥餅，甚至不形成泥餅。則形成的泥餅薄而致密，鉆井液濾矢量則小。在壓力差作用下，鉆井液中的自由水向井壁巖石的裂隙或孔隙中滲透，稱為鉆井掖的濾失作用。在泥餅未形成之前的失水為初失水，其濾液是混濁的。日前，關于鉆井液濾失與造壁性的研究，靜態(tài)下的研究較多，而動態(tài)下的研究較少。（6）對粘土分散的抑制性不依靠降粘劑，而是以大幅度提高水相的抑制性為重點。（2）對加重劑進行表面處理，改善加重漿流變性和穩(wěn)定性。（9）利用特殊處理劑改善高密度水基鉆井液流變性隨著合成技術的不斷進步，各種具有優(yōu)良特性的處理劑被不斷研制出來。另外，水（游離自由水、水化膜）可作為固體顆粒摩擦面間的流體潤滑劑，在摩擦面間形成粘彈性潤滑膜，降低其摩擦阻力。（5）使用可溶性加重劑可溶性加重劑，能夠提高液相密度，大幅度減少鉆井液中加重劑加量，從而減小固相含量對鉆井液粘度的影響，有利于改善高密度鉆井液流變性。如無好的離心機，應常備有RH4清潔劑以幫助清除有害固相。加重前，無論是沖稀還是替換（包括淘罐撈砂），一次性地將坂含、固含調至不同密度鉆井液體系所需的最低量限。[3]通過上面對高密度水基鉆井液體系影響因素，理論機理以及現場的應用的分析，結了如下幾點有效調控高溫高壓高密度水基鉆井液流變性的方法。上述種種現象都屬于鉆井液熱穩(wěn)定性的范疇。（3）高溫增加了處理劑耗量經驗表明，高溫鉆井液比淺井常規(guī)鉆井液消耗多得多的處理劑。（2）高溫降低鉆井液的pH值實踐證明，鉆井液經高溫作用后pH值下降，其下降程度視鉆井液體系不同而異。其增加程度視鉆井液體系不同而異。1）高溫對鉆井液流變性熱穩(wěn)定性的影響l 高溫（后）增稠（指不增減鉆井液組成時、純粹為高溫所引起的變化）l 高溫（后）減稠l 高溫（后）固化實踐證明，該鉆井液經高溫作用后，常表現出四種不同的現象，即高溫增稠、凝膠、固化及減稠。一般而言，升溫使鉆井液的流變性能變差，下面具體羅列高溫對鉆井液影響因素，這些因素又將影響鉆井液流變性。當處理劑及其鉆井液體系抗溫能力強、熱穩(wěn)定性好時，會削弱或減緩這種影響。用清水量限來評價自由水的多少。做到這一點，其目的是使電解質、粘土（包括巖屑）對水系的污染程度減到最低，最大程度地維持水原有的結構性、活性及其物理化學性質穩(wěn)定，同時處理劑（抑制劑）兼包被抑制鉆井液本身粘土、外來鉆屑雙重作用，配合固控設備，使其低密度固含達最低量限，以實現游離自由水“足夠”，性能穩(wěn)定，高密度水基鉆井液流變性良好的目的。固相顆粒粒度及級配合適。通過上述分析，總的要求是高密度水基鉆井液體系所含固相（低固相含量）為最低量限、固相顆粒級配適合、組合品種少且高效、游離水量相對多（兼顧抑制性、配漿性失水造壁性、流變性的協調統(tǒng)一）、鉆井液體系抗溫能力強、抗鹽、抗鈣能力（鹽侵、鈣侵）強，以實現高溫高壓高（超高）密度水基鉆井液的良好流變性?？梢?，“自由液體” 體積越小，整個懸浮體的粘度就越高。因此，研究水基鉆井液體系的流變性實際上就是研究水系的流變性，凡是影響水系流變性（流動性或粘度）的因素都將影響水基鉆井液體系的流變性。水是最基本的流體，當水中加入固體粒子形成懸浮液時，會使流體流場發(fā)生擾動，相當于連續(xù)相內部建立起了無數繞流流場，使體系在流動中出現額外的能量消耗而呈現出粘度增加。土粒越多，細度越細，形成的網狀結構越多，“圈閉”的自由水就越多，當其結構比較松散時，有相當大的空隙，空隙中就填充了在重力作用下可以排去的自由水（稱為重力自由水）。吸附水膜是粘土顆粒與水相互作用的產物，從力學性質上看，是固態(tài)相與液態(tài)相的過渡類型，吸水膜的厚度（水合程度）主要取決于顆粒的礦物成分、顆粒表面積大小和水的化學成分（pH、離子種類和濃度等）。圍繞在粘結水外面的水分子雖然也受到靜電力場的作用，但距顆粒表面較遠，靜電引力場的強度較小，水分子自由活動的能力較弱，而且排列得比較疏松，不整齊，僅有輕微的定向，這部分水被稱為粘滯水，粘滯水的密度雖沒有粘結水那么大，但仍比普通液態(tài)水的要大，～，也具有較高的粘滯性和抗剪強度，不能傳遞靜水壓力，粘結水和粘滯水統(tǒng)稱為束縛水，兩者的區(qū)別在于是否能在水力或電場作用下發(fā)生相對于粘土顆粒表面的移動。顆粒表面作用于粘結水的吸引力約為一萬個大氣壓。粘土顆粒(包括坂土、鉆屑顆粒)表面始終是帶電荷的(凈電荷為負)，不僅吸引異號離子，而且也吸引水分子，異號離子分布在顆粒周圍的水中，形成雙電層或反離子層?？梢?，無論哪種情況下的水合作用，都將不同程度地減少整個水系的水量（尤其是“不受束縛”的自由水量即游離水量），水合程度越大，整個水系的游離含水量就越少，其流動性也越差，致使由它組成的鉆井液體系流動性也就越差。陽離子電荷密度越高、離子半徑越小，水合程度越高；固相粒子越細、表面電荷密度越高，水合程度也越高。所有包括膨潤土、PH值、加重劑、溫度等一系列的影響因素最終都是導致游離水含量的變化，從而進一步分析游離水和高密度水基鉆井液流變性之間的關系，有著十分重要的意義。如果鉆井液體系中處理劑多而雜，將嚴重污染體系中的游離水，游離水的活性、結構、物理化學性質發(fā)生明顯變化，所有這些情況，均會削弱高密度欠飽和有機鹽鉆井液體系的流變性?？梢姡纳萍又夭牧媳砻嫘再|（如由原來親水性差變成親水性好，利用其水化膜的減阻潤滑作用降低摩擦阻力），并使其顆粒處在動力穩(wěn)定性很好的粒級范圍內，就可適當減小因加重劑帶來的粘度效應?，F場用加重劑一般是重晶石、鐵礦粉或鈦鐵礦粉，它們在鉆井液中呈電中性、惰性，不溶于水，屬非活性固體，是鉆井液中的有用固相。加重劑粒度越小，其含量越高，鉆井液粘度也越大。7）加重劑質量的好壞，不僅影響泥餅的質量，還會使泥餅粘附系數增大，重晶石的不同篩余量對泥餅粘附系數有影響，隨著篩余量增加，泥餅粘附系數加大。4）加重劑的細度不同，加重時鉆井液的粘度效應也不同，加重劑越細（如超細石粉），加重時粘度效應越大。通過對加重材料的室內研究得出一下幾點：1）不同粘切的鉆井液，用同種加重劑加重至相同密度時，對鉆井液粘切的影響不同，加重前鉆井液粘切大的，加重時鉆井液的粘度效應相應也大。能夠提高鉆井完井液密度的材料有兩大類：一類是水溶性加重劑鹽類，另一類是水不溶性石粉。 PH值根據經驗數據作出PH值對鉆井液流變性能影響規(guī)律圖22。此種鉆井液的結構很強(包括“卡片房子結構”和聚合物一粘土粒子的空間網架結構)，大大超過塑性粘度對于粘度的貢獻。第一種是粘度隨著溫度的升高反而降低。多年來的實踐表明，深井高密度水基鉆井液的膨潤土含量應控制在最低量限，其熱穩(wěn)定性和流變性才能得到很好控制，處理劑的效能才能得到充分發(fā)揮，一般規(guī)律是，鉆井液密度越高，膨潤土含量應越低。膨潤土是配制優(yōu)質鉆井液的基本材料，膨潤土含量是影響鉆井液穩(wěn)定性、流變性的重要因素。膨潤土的含量、水化程度對水基鉆井液體系的流變性影響顯著，特別是在超高密度鉆井液體系中，固相含量極高，膨潤土性能對性能的影響更加突出。由于高密度水基鉆井液自身的特點并且不可避免的要受到外來物質的侵污，維護其流變性的穩(wěn)定性比維護普通低密度鉆井液流變性的穩(wěn)定性困難得多，主要有幾方面原因：①高固相含量帶來的粘度高；②高固相粒子分散帶來的粘度高；③固相粒子間相互作用產生的粘度高；④對外來物質的侵污敏感性強。3) 對于無粘土加重鉆井液完井液，粘度主要由液相粘度和非結構加重材料固相粘度構成，其中，加重材料固相部分對粘度的影響大于液相。顯然，各部分粘度參數在不同程度上對總粘度值產生影響，但是，后面三項對粘度的影響程度遠遠大于液相粘度部分。反映其膠體懸浮體流變性特征的總粘度可用Einstein經典懸浮液粘度公式和Hiemenz溶劑化理論公式聯合表示出來。它包含了兩層意思：一是難以優(yōu)化配制成具有良好流變性能的高密度水基鉆井液體系；二是難以維持鉆進過程中高密度水基鉆井液流變性能的穩(wěn)定。該特性通常是用鉆井液的流變曲線和塑性粘度、動切力、表觀粘度等流變參數來進行描述的。因此，這種體系中低密度固相的含量和分散持性是應該控制的關鍵因素。這些問題的解決將使高密度鉆井液技術的應用提高到一個新的層次。而且隨著鉆井液的循環(huán)，鉆井液中細小的鉆屑混入鉆井液中，由于現在的鉆井液固相設備對高密度鉆井液加重材料的清除效率比較低，那么就伴隨鉆屑的不完全清除。盡管從理論上講如果現場配備1 臺可變速的中速離心機(2000～4000 r/ min) 和1 臺高速離心機(大于6000r/ min) 即可具備加重劑回收能力,但實際操作起來尚有許多問題需要解決。在高密度條件下,為了降低流動阻力,通常需要向體系中添加一定數量的潤滑材料,這固然能夠減小固相之間的摩擦效應,但同時也增加了相界面阻力(相界面由原來的水—固兩相增加為水—固—油三相) ,如果潤滑劑使用不當,不但無法改善流動性,而且會由于相界面阻力的增大使體系流動性急劇變差。2) 高密度條件下(特別是密度高于2. 20g/cm3 )井眼環(huán)空水力環(huán)境漸趨惡化,由于體系的固相含量和液柱壓力很高,導致固相粒子在井壁的沉積機會增大,要求液流具有一定的沖刷能力以抵消這種沉積效應,但由于高密度體系的循環(huán)慣性大,排量難以提高,操作難度很大。[1]高密度鉆井液在經過幾十年的發(fā)展歷程以后，在很多特殊井的鉆探過程中取得了一定的成果，比較好的滿足了鉆井的需要。這些處理劑的出現,解決了現場上的一些技術上的難題或提高了鉆井液的性能指標。5）聚乙二醇：被廣泛用于控制出問題的頁巖層。伴隨著新的體系,同時也出現了一些新型處理劑：1）甲酸鹽 可溶性加重劑（降低鉆井液固相含量） ：使用于高密度水基鉆井液,提高液相基漿密度,減少加重劑的加量,減小固相含量對鉆井液粘度的影響,減小了改善鉆井液流變性的難度。因此要嚴格控制堿金屬的加量。這樣,重晶石的表面弱負電性會因吸附高價離子而有所加強,重晶石在鉆井液中的靜電斥力增大. 有利于鉆井液沉降穩(wěn)定性的改善,也利于彌補因重晶石顆粒變粗給鉆井液