【正文】 既可以用于陽離于鉆井液體系，同時可以用于陰離子鉆井液體系。抑制性強，能充分降低井壁泥頁巖和鉆屑的水化能力。PAC 系列不僅具有降濾失作用，同時還具有改善鉆井液流變參數(shù)調(diào)整流型的作用。 PAC142是丙烯酸、丙烯酸胺、丙烯睛、丙烯磺酸鈉的多元共聚物。復(fù)合離子型聚丙烯酸鹽PAC系列：PAC是丙烯酸、丙烯酸胺、丙烯酸鈉、丙烯酸鈣的四元共聚物。4種基團的比例不同，所以，處理鉆井液的效果不一樣。聚丙烯酸鈣：聚丙烯酸鈣是水解聚丙烯酰胺與氯化鈣反應(yīng)的產(chǎn)物，性能與水解聚丙烯睛鈣相似。水解度比較低時，因?qū)φ惩令w粒的吸附性強而水化性能弱，故常作絮凝劑．當(dāng)水解度增高時，即有增稠及降濾失量作用．根據(jù)試驗驗證，水解度30%左右具有最強的絮凝、包被作用．聚丙烯酰胺的聚合度（即分子量）亦影響自身的性能．分子量逐步增大，絮凝能力、抑制分散能力亦逐步增強。 （2）水解聚丙烯酰胺：水解聚丙烯酰胺也是最早使用的合成聚合物，它可通過丙烯酸胺在引發(fā)劑作用下聚合后再水解制得，也可通過丙烯酰胺和丙烯酸鈉共聚制得。NaHPAN抗鹽能力強，但抗鈣能力差。聚合度較低的水解聚丙烯睛，降濾失量作用較弱，增加鉆井液粘度作用也較差。此外，睛基還具有抗菌作用，因此，在制備水解聚丙烯睛時，往往有意少加一點燒堿（一般選取聚丙烯脯與燒堿之比，:1至1:1），以便保留一部分睛基和酰胺基。實際上在水解產(chǎn)物中上述三種結(jié)構(gòu)單元不可能整齊分段，而是不規(guī)則分布。這個水解總反應(yīng)式可表示如下：由上式可見，水解產(chǎn)物是丙烯酸鈉、丙烯酸胺和丙烯睛的三元共聚物。聚丙烯睛不溶于水，不能直接用于處理鉆井液。14～l5．陰離子聚合物型降濾失劑丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯睛等單體或其衍生物的均聚物和共聚物很早就廣泛用作鉆井液降濾失劑。此外，HPS在固井、修井作業(yè)中也可用來配制前置隔離液和修井液等。羥丙基淀粉為非離子型高分子材料，對高價金屬鹽不敏感，抗鹽、抗鈣污染能力很強。并且由于價格便宜降低了鉆井液成本，耐鹽比CMC好，但處理周期比CMC要短一些，尤其鉆鹽膏層時鉆井液穩(wěn)定，處理周期長，耐鹽好，失水量少，井壁穩(wěn)定，具有防塌作用。高礦化度體系對細菌侵蝕有抑制作用，國內(nèi)外許多油田在溫度較低、礦化度高的環(huán)境下，廣泛使用淀粉作為降失水劑。 淀粉在鉆井液中使用時，鉆井液含鹽量最好大于260000毫克／升直至飽和，并且要求PH值最好大于11．5，否則容易發(fā)酵變質(zhì)。 在某些鉆井液中加人淀粉不僅可以降低失水量，而且也可以穩(wěn)定鉆井液。淀粉顆粒由谷物中或玉米種分離出來，在50℃以下不溶于水，溫度超過55℃以上開始溶脹，直至形成粘性的半透明凝膠或膠體溶液。（4）兩性離子型酚醛樹脂 兩性酚醛樹脂（APR）是在陰離子型抗高溫抗鹽降失水劑磺化酚醛樹脂的分子骨架上引入了一定比例的季胺鹽有機陽離子而得到的新型兩性離子聚合物鉆井液處理劑。典型的產(chǎn)品有以下幾個：SPNH：SPNH是以褐煤、睛綸廢絲為主要原料，采用接枝共聚和磺化法制得的一種含羥基、羰基、亞甲基、磺酸基、苯環(huán)、羧基和睛基的三元以上的共聚物。但該產(chǎn)品解決了造紙廢液引起的環(huán)境污染問題，成本也有所下降。（2）磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹脂縮合物（SLSP） 合成SLSP的反應(yīng)分兩步，首先合成SP，其原料和反應(yīng)步驟同前。SP的合成路線：將苯酚、甲醛、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉一次投料，在堿催化條件下，縮和和磺化同時進行，生成磺甲基酚醛樹脂，反應(yīng)式為： 磺甲基酚醛樹脂分子主鏈由亞甲基橋和苯環(huán)組成，又引入了大量磺酸基，故熱穩(wěn)定性高，可抗180—200℃的高溫，抗鹽可達飽和，抗鈣達2000ppm。3．樹脂類聚合物這類聚合物主要以磺甲基酚醛樹脂為主，在此基礎(chǔ)上進行改性。煤堿劑和腐植酸鉀的一個共同缺點是抗鹽作用差。一般情況下，鉆井液在加人褐煤類添加劑后，都能在不同程度地起到稀釋作用。制取SMC的工藝過程如下：（1）用堿抽提法制取腐植酸鈉；（2）制取磺甲基化劑：磺甲基化劑即羥甲基磺酸鈉（HOCH2SO3Na），它是由甲醛與亞硫酸鈉（Na2SO3）、亞硫酸氫鈉（NaHSO3）或焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）反應(yīng)而得； （3）磺甲基化反應(yīng)；由于羥甲基磺酸鈉分子中的OH十分活潑，在一定條件下（溫度70～80℃，反應(yīng)時間2小時），它能與腐植酸苯環(huán)上的氫縮合而將磺甲基引在苯環(huán)上、見下式： 磺甲基褐煤抗鈣能力比煤堿劑要強，但抗鹽效果不好。鉻褐煤除降低失水量和降粘作用外，它的分散作用和抗鹽、抗鈣性能都比煤堿劑強。D：褐煤作為氧化劑和絡(luò)合劑與重鉻酸鈉反應(yīng)制備鉻褐煤（即腐植酸鉻）：褐煤與重鉻酸鈉在80℃以上反應(yīng)（包括氧化和絡(luò)合反應(yīng)）可制得鉻褐煤，其主要成分是腐植酸鉻。我國采用此種工藝生產(chǎn)腐植酸的規(guī)模較小。當(dāng)煤堿劑主要用作降失水劑使用時，濃度可適當(dāng)配制得高一些。燒堿過量，又是腐植酸聚結(jié)沉淀，反而使腐植酸含量降低。其二價金屬鹽難溶于水，三價金屬鹽基本上不溶于水。使得褐煤的有效成分增加。環(huán)中還可能含有氧、氮、硫等原子，基本結(jié)構(gòu)單元之間由氧橋0次甲基橋CH2CHNH=CH、S等連接。黃腐植酸的總酸度要比棕腐植酸和黑腐植酸高。一般認為：黃腐植酸的分子量為300—10，000，棕腐植酸的分子量為2000～20，000，黑腐植酸的分子量為1000—30，00O。它所含的分子大小不一，結(jié)構(gòu)和組成也不完全一致，外觀呈黑色或棕色，是一種無定形的聚電介質(zhì)。褐煤的化學(xué)組成較為復(fù)雜，通常用抽提法將其分離為各種成分以進行研究。隨著煤化作用的加深，由土狀褐煤到光輝褐煤（內(nèi)蒙古自治區(qū)罕臺川等），腐植酸含量逐漸減少，到煙煤時就不含有腐植酸了。根據(jù)褐煤煤化程度的深淺還可分為：土狀褐煤、致密褐煤和光輝褐煤三種。我國褐煤資源比較豐富，截至1979年底，全國褐煤的保有儲量達845億噸。另一方面也可在CMC分子中引入某些基因。CMC大分子鏈節(jié)上的羥基和醚氧基與粘土顆粒表面上的氧形成氫鍵或與粘土顆粒邊面斷鍵上的Al離子之間形成配位鍵使CMC能吸附在粘土顆粒表面上（包括邊面和層面），多個羧鈉基水化使粘土顆粒表面水化膜變厚，負電量增加，粘土顆粒表面的ζ電勢的絕對值升高，阻止粘土顆粒之間接觸形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（護膠作用），從而大大提高了土粒（特別是聚結(jié)趨勢大的細土粒）的聚結(jié)穩(wěn)定性，有利于保持和提高細土粒的含量，形成致密的濾餅，降低失水。在美國，Drispac使用溫度達到了204我國近年來也生產(chǎn)了聚陰離子纖維素，其抗鹽、抗鈣性能和增粘降濾失能力大約是CMC的兩倍。在低固相含鹽鉆井液中，常規(guī)Drispac和特種Drispac均可使鉆井液減稠。為了增加抑制作用、控制失水量與濾餅厚，這些鉆井液就需要特種Drispac。它能顯著地降低失水量與減薄濾餅厚度，通過抑制作用保護頁巖，使低固相鉆井液體系具有理想的鉆井液性質(zhì)。國外尤其是美國對其化學(xué)結(jié)構(gòu)作了改進，性能有了很大改進，典型的產(chǎn)品主要有以下幾個： DRISPAC 聚合物：是一種純凈、高分子量的聚陰離子纖維素聚合物，容易分散在所有的水基鉆井液中。s，可用作加重鉆井液的降濾失劑，以免引起粘度過大。s。s。（2）．性質(zhì)及用途：聚合物的聚合度和取代度決定聚合物的性質(zhì)和用途。下面簡單介紹其生產(chǎn)、牌號、性能及熱穩(wěn)定性以及抗氧劑的使用。例如，3個羥基都被醚化了，則醚化度為3；如果兩個鏈節(jié)上只有一個羥基被醚化了，則醚化度為0．5。還有些產(chǎn)品是混合醚，如甲基一羧甲基，羥乙基一羧甲基等。一般天然纖維素的聚合度都在1800～10000之間。在這些因素中，通過調(diào)控鉆井液性能可以控制的因素主要有泥餅滲透率K、固體含量Cc/Cm1和濾液粘度μ，其中影響最大的是濾餅滲透率。隨著時間的延長，濾餅厚度不斷增加，濾失量逐漸增大；到一定時間，濾餅滲透率不再變化，但濾失量還在增大，這時加厚的濾餅只是虛濾餅，其強度差，滲透率也比初期形成的真濾餅大很多倍（可能相差不止一個數(shù)量級），對濾餅滲透率沒有太大的阻流作用。濾餅滲透率越低，濾失量就越小。）分析了膨潤土基漿、鹽水基漿、不同配比的聚合物鉆井液及相應(yīng)泥餅的微觀結(jié)構(gòu)。他們認為泥餅的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)其強度及密實程度的不同分為（自上而下）虛泥餅、可壓縮層泥餅，密實層泥餅及致密層泥餅共四層（如圖所示）。劉志明等人認為外濾餅滲透率遠低于巖心內(nèi)濾餅滲透率，而內(nèi)濾餅滲透率有明顯低于巖心滲透率。濾餅的形成過程及濾失方程鉆井液濾失過程和濾失規(guī)律通常用濾失量和濾餅厚度來定量描述。分子量1000～5000，抗溫200℃以上。 降粘劑 XY—27對鉆井液性能的影響:在加有FA367的膨潤土漿中，加入少量XY27，鉆井液粘度，切力就急劇下降，鉆井液濾失量降低，泥餅變得致密，且隨著XY27的加入，鉆井液抑制性非但沒有下降，反而增強了。 兩性離子降粘劑抑制機理：分子鏈中的有機陽離子基團通過靜電吸附于粘土表面，一方面中和了粘土表面負電荷，減弱粘土的水化趨勢，增強抑制，另一方面這種特殊分子結(jié)構(gòu)使聚合物鏈間更容易發(fā)生締合，從而使在具有較低分子量的時候，仍能對粘土顆粘進行包被，不減弱體系抑制性。幾種降粘劑性能對比見表。2． XY27：含有陰離子和陽離子基團的兩性離子聚合物，屬于乙烯基單體多元共聚物。但成本比X－A40高。 X－B40是丙烯酸鈉與丙烯磺酸鈉的低分子量共聚物，其結(jié)構(gòu)式為： （CH2CHCOONa）x（CH2CHCH2SO3Na—）y 其中丙烯磺酸鈉占總單體量的5一20mol％。1 X－40系列降粘劑：X－40系列降粘劑產(chǎn)品包括X－A40及X－B40兩種。因此有機硅不僅具有較好的抑制泥頁巖水化能力，而且也具有較好的鉆井液降粘能力和潤滑性能。與硅穩(wěn)定劑復(fù)配使用時其降粘效果更好。具有理想的降粘、降切作用、對改善鉆并依流動性、保證快速、安全鉆井發(fā)揮了直要作用而深受鉆井現(xiàn)場的重視。 CT3—CT3—5：復(fù)合鈦鐵木質(zhì)素磺酸鹽。它可與所有普通使用的有機的鉆井鉆井液添加劑配合使用。用DESCO稀釋的鉆井液，其性能在要求的溫度下老化后常常是有所改善的。 DESCO: 一種微紅一棕色的片狀固料，在從淡水一直到飽和鹽水中都能很快溶解，不必使用燒堿。由于這一原因，國內(nèi)外已經(jīng)禁止使用鐵鉻鹽。（3）鐵鉻鹽鉆井液的泥餅?zāi)Σ料禂?shù)較高，深井中使用時要注意混油和添加有效的潤滑劑；（4）使用時如果產(chǎn)生泡沫，可加少量硬脂酸鋁、甘油聚醚等消泡劑，以消除泡沫。 鐵鉻鹽對鉆井液的稀釋作用包括兩個方面，（1）吸附在粘土顆粒的斷鍵邊緣上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的邊一邊和邊一面連結(jié)，這樣就削弱或拆散空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，致使鉆井液的粘度和切力顯著降低。鐵鉻鹽分子結(jié)構(gòu)特點與性能的關(guān)系：（1）由于鐵鉻鹽分子中有磺酸基，F(xiàn)e2+和Cr3+與木質(zhì)素磺酸鹽又形成了較穩(wěn)定的螯合物，所以鐵鉻鹽是一種抗鹽、抗鈣的有效降粘劑；能用于淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中，并可用于各種鈣處理鉆井液中。一般加量較大（5%以上）。通常造紙廠供應(yīng)的廢液是一種巳濃縮的粘稠的棕黑色液體，其固體含量約為35～50%，～／cm3。磺甲基丹寧適用的 PH值范圍在 9—11之間。為了提高丹寧酸鈉的抗溫性，通過丹寧與甲醛和亞硫酸鈉進行磺甲基化反應(yīng)制備了磺甲基丹寧（SMT），再進一步與Na2Cr2O7發(fā)生氧化、螯合反應(yīng)制得磺甲基丹寧鉻絡(luò)合物。這些水解的酸性產(chǎn)物在NaOH溶液中生成雙五倍子酸鈉和五倍子酸鈉,通常統(tǒng)稱為丹寧酸鈉或丹寧堿液。這些化學(xué)反應(yīng)是對丹寧進行改性的基礎(chǔ)。天然的植物丹寧一般為有色的非品形固體，能溶于水，也部分地溶于雨酮、乙酸乙脂、甲醇、乙醇等有機溶劑，但不溶于乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、苯等溶劑、其水溶液呈酸性，味苦澀，有收斂性。四川、湖南、廣西一帶盛產(chǎn)五倍子丹寧。植物體內(nèi)的丹寧，通常是由不同的或相似的多種多元酚衍生物組成的復(fù)雜混合物。第三節(jié) 降粘劑鉆井液在使用過程中由于溫度升高、鹽侵或鈣侵、固相含量增加或處理劑失效，鉆井液形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強，導(dǎo)致鉆井液粘度、切力增加，使得鉆井液泵送困難、鉆屑難以除去或鉆井過程中激動壓力過大等現(xiàn)象，造成鉆井事故。這一過程對改善粘土造漿性能、鉆井液的鈣侵及其處理、鈣處理鉆井液以及防塌等方面都很重要，對鉆井液性能的影響也較大。 六偏磷酸鈉遇少量Ca2+生成水溶性絡(luò)離子〔CaNa2（PO3）6〕2,遇大量Ca2+可生成C3a（PO3）6沉淀。由于鉻酸鹽有毒，近幾年已限制使用。重鉻酸鈉是紅色針狀晶體，易潮解，有強氧化性，易溶于水（25℃時溶解度為190克／100克水），水溶液因水解作用呈現(xiàn)酸性： Cr2O72＋H20→2CrO4 +2H+加堿時平衡右移，故在堿溶液中主要以CrO4的形式存在。硅酸鹽鉆井液體系在國內(nèi)外都使用過，并取得良好的效果。利用這個特點，可以將混入水玻璃的鉆井液打入預(yù)定井段進行膠凝堵漏。此外，水玻璃對泥頁巖的水化膨脹有一定的抑制作用，故有較好的防塌性能。水合水玻璃易于溶解于水形成液體水玻璃。n值越大，堿性越弱。還可用來提高鉆井液的礦化度，抑制井壁泥巖水化膨脹或坍塌。6．氯化鈉 氯化鈉（sodium chloride），俗名食鹽，分子式為NaCl。吸濕后結(jié)成硬塊，存放時應(yīng)注意防潮。4．石膏 石膏化學(xué)名為硫酸鈣（calcium sulfate），分子式為CaSO4。對皮膚及衣服有強腐蝕性。燒堿主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的PH值，或者與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使其有效成分溶解發(fā)揮作用。主要用途：用于除去造漿水，土或鉆井液中的鈣離子，以穩(wěn)定鉆井液性能，也可以用于鈣侵處理。但過量的純堿要產(chǎn)生壓縮雙電層的聚結(jié)作用，反使失水增大。純堿在水中容易電離和水解。 正常鉆井液的加重劑一般不用方鉛礦。僅用于制備特重鉆井液，以控制異常高壓井。常用于油基鉆井液、修井液和完井液中。用石灰?guī)r或蛙殼磨碎得到。具有 Itabirite的優(yōu)點，可促進快速鉆進，而且具有較低磨蝕作用。因此，用它加重在固相含量相同時可以得到較高密度的鉆井液。（2）．菱鐵礦菱鐵礦由FeCO3組成。 德國的一種氧化鐵加重材料是由硫酸生產(chǎn)的殘余黃鐵礦焙燒而成。叫