【正文】 了濾餅的質(zhì)量，提出了濾餅結(jié)構(gòu)模型。通常將鉆井液濾失量可分為三種類(lèi)型，濾液未形成之前的濾失量稱(chēng)為瞬時(shí)濾失量，若鉆井液停止循環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)的濾失量稱(chēng)為靜態(tài)濾失量，而鉆井液在循環(huán)過(guò)程中的濾失量稱(chēng)為動(dòng)態(tài)濾失量。鉆井液侵入地層形成濾餅的過(guò)程見(jiàn)圖：鉆井液在井壁表面形成外濾餅，穿過(guò)井壁進(jìn)入地層的顆粒形成內(nèi)濾餅，鉆井液侵入地層的前緣地帶稱(chēng)為初損侵入帶，而鉆井液未進(jìn)入的地層稱(chēng)為未受損地層。實(shí)際上，在鉆井過(guò)程中鉆井液在鉆頭破碎井底巖石形成井眼的瞬間，鉆井液及其液相向地層孔隙滲透，固相滯留逐漸形成濾餅。加入降失水劑的目的就是要形成好的濾餅，即滲透率低、柔韌、薄而致密的濾餅。這種產(chǎn)品由于成本較高，僅在高溫油井或地?zé)峋褂?。（sulfonated styrene maleic anhydride copolymer）：由苯乙烯、馬來(lái)酸酐、磺化試劑、溶劑（甲苯）、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑（硫醇）通過(guò)共聚、磺化和水解后制得。XY27處理的鉆井液對(duì)不同類(lèi)型粘土礦物的泥巖均具有較強(qiáng)的抑制性，回收率隨XY27加量增大而增高，現(xiàn)有的各種陰離子型降粘劑雖然具有較好的降粘效果，但均會(huì)引起鉆屑與膨潤(rùn)土分散，削弱了鉆井液抑制性（從表 13可以看出，用 FCLS或 XB40處理膨潤(rùn)土漿，其顆粒平均直徑變小，比表面積增大），表 16列出用 FA367處理的膨潤(rùn)土漿中加人 XY27后，隨其加量的增加鉆井液容納鉆屑的能力亦增強(qiáng)抗鉆屑污染能力增強(qiáng)。這是集降粘同時(shí)又增強(qiáng)抑制的作用機(jī)理：兩性離子聚合物所具有的特殊結(jié)構(gòu)，使其能同各種類(lèi)型處理劑相匹配或兼容，如可以配合使用磺化瀝青或磺化酚醛樹(shù)脂類(lèi)等處理劑，改善泥餅質(zhì)量，提高封堵效果和抗溫能力。此外分子鏈中帶有大量的水化基因形成的水化膜，阻止自由水分子與粘土表面接觸和提高粘粒的抗剪切強(qiáng)度。而且XY27 的特有結(jié)構(gòu)致使與大分子之間的交聯(lián)或絡(luò)合機(jī)會(huì)增加，再加之分子鏈中擁有大量水化基團(tuán)，從而兩性離子聚合物降粘劑XY27的降粘效果優(yōu)于陰離子型合物?；鶟{的組成：10%膨潤(rùn)土+%PAC141 兩性離子降粘劑降粘機(jī)理：在常規(guī)聚合物鉆井液中，陰離子型聚合物降粘劑一方面由于其分子量低，它通過(guò)與粘土粒子表面氫鍵吸附優(yōu)先吸附在粘土顆粒上，從而頂替掉原已吸附在粘土顆粒上的大分子主體聚合物，從而拆散了聚合物與粘土網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；另一方面，小分子量的降粘劑與主體聚合物大分子間的交聯(lián)作用，阻礙了聚合物與粘土間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，從而實(shí)現(xiàn)降粘作用。幾乎全國(guó)各個(gè)油田都在使用。既是降粘劑又是抑制劑，它具有較強(qiáng)的降粘、抑制粘土水化膨脹的能力，既可用于聚合物鉆井液體系，而且對(duì)于分散型鉆井液體系在低濃度條件下優(yōu)于陰離子聚合物和分散型降粘劑。若其聚合度過(guò)大，反而會(huì)使粘度、切力增加。如前所述，為了使降粘劑分子能在粘土顆粒上進(jìn)行多點(diǎn)吸附，并能給粘土顆粒帶來(lái)高的負(fù)電荷分布密度，要求降粘劑分子有一定的分子量；但不能高，否則會(huì)提高鉆井液的粘度。由于在分子中引進(jìn)了一SO3Na，X－B40的抗溫性和抗無(wú)機(jī)電解質(zhì)的能力都優(yōu)于X－A4O。小角度光衍射法測(cè)得的重均分子量為2340，說(shuō)明平均分子量相當(dāng)?shù)?。在鉆井液中加量為0．3％時(shí)，可抗0．2％CaSO；、0．3％水泥、1％NaCI，可抗150℃的高溫。 X－A40是低分子量聚丙烯酸鈉，其結(jié)構(gòu)式為： （CH2CHCOONa）n 在水溶液中采用氧化一還原引發(fā)體系，游離基鏈?zhǔn)骄酆现频靡后w產(chǎn)品，烘干后呈藍(lán)色顆?；虬咨勰?。二、聚合物型降粘劑聚合物型降粘劑主要是低分子量的丙烯酸類(lèi)或丙烯酰胺類(lèi)聚合物，主要用于聚合物鉆井液。遼河油田（MSO）、大港油田（GKHm）和江蘇油田等都使用了有機(jī)硅類(lèi)降粘劑。有機(jī)硅分子中的Si一OH鍵容易與粘土上的Si一OH鍵縮聚成Si—O—Si鍵，形成牢固的化學(xué)吸附，可在粘土表面上形成一層甲基朝外的吸附層，使粘土由親水表面反轉(zhuǎn)為親油表面，阻止或減緩了粘土表面和層間的水化作用；同樣也減弱了鉆井液中粘土顆粒間的相互作用力，削弱了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。硅穩(wěn)定劑是由有機(jī)硅和低分子量有機(jī)化合物制取的液態(tài)產(chǎn)品，用于改善泥餅質(zhì)量；并具有明顯的抑制能力和降粘效果。這類(lèi)產(chǎn)品不僅抗溫降粘能力強(qiáng)且抑制性也很好。 有機(jī)硅降粘劑：有機(jī)硅降粘劑主要是利用有機(jī)硅生產(chǎn)過(guò)程中的下腳料與腐植酸鉀或木質(zhì)素磺酸鹽在一定溫度、堿性環(huán)境及催化劑作用下制備的縮聚產(chǎn)物。該降粘劑可以在中深并中取代目前國(guó)內(nèi)常用的鐵格木質(zhì)素磺酸鹽降粘劑，改善對(duì)環(huán)境的影響。以木質(zhì)素磺酸鹽為主要原料，用無(wú)毒高價(jià)金屬離子鈦、鐵和鋁等與木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)置換反應(yīng)、氧化反應(yīng)、中和反應(yīng)生成含有穩(wěn)定內(nèi)絡(luò)合物的CT3—4和CT3—5。在淡水鉆井液中作為分散劑的效力是目前所用的其它稀釋劑的三倍有余。例如，Desco可與Drispac、Soltex、褐煤及木質(zhì)素磺酸鹽一齊使用。因?yàn)镈esco是一種除氧劑，它降低了鉆井鉆井液中的腐蝕作用。 DESCO是一種高效的多用途的鉆井液稀釋劑，是為了滿足深井鉆井要求而研制的。它的熱穩(wěn)定使它成為高溫鉆井液的極好的稀釋劑。DESCO是一種堿性物質(zhì)，它在比較寬的PH值范圍里都有效，不過(guò)對(duì)于控制流變性比較理想的PH值是9至11。有用聚丙烯酰胺類(lèi)與木質(zhì)素磺酸鹽接枝共聚，也有用其它高價(jià)金屬離子鹽類(lèi)與木質(zhì)素磺酸鹽氧化、螯合的，但所有產(chǎn)品降粘、抗鹽、抗鈣和抗溫性能都不如鐵鉻鹽，也有用磺化褐煤類(lèi)作降粘劑。3．無(wú)鉻降粘劑類(lèi) 由于鉻有毒，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)禁止使用。首先，使用時(shí)鉆井液的PH值要高稀釋效果才更好，這是不利于井壁穩(wěn)定的；其次，使用時(shí)引起鉆井液發(fā)泡；另外，鐵鉻鹽含重金屬鉻，在制造和使用過(guò)程中造成環(huán)境污染，這與環(huán)境保護(hù)的要求是相違背的。（5）與堿配合使用，鉆井液PH 以9～11最好。（2）～%之間。（2）鐵鉻鹽分子在泥、頁(yè)巖上的吸附，有抑制其水化分散的作用，這不僅有利于井壁穩(wěn)定，還可以防止泥頁(yè)巖造漿引起的鉆井液的粘度和切力上升。 （ 4）鐵鉻鹽具有弱酸性，加入鉆井液時(shí)會(huì)引起鉆井液的PH降低，所以必須配合燒堿使用。 （2）因?yàn)榉肿又谢撬峄牧蛟又苯优c碳原子相連，加上鐵和鉻離子與木質(zhì)素磺酸之間有螯合作用（木質(zhì)素磺酸分子與金屬離子絡(luò)合時(shí)，一個(gè)分子同時(shí)有兩個(gè)官能團(tuán)與同一個(gè)離子絡(luò)合稱(chēng)螯合），所以鐵鉻鹽的熱穩(wěn)定性很高，可以抗150℃以上的高溫。它是由紙漿廢液，經(jīng)過(guò)發(fā)酵制取酒精后，～，再在60～80℃左右，加入預(yù)先配制好的硫酸亞鐵溶液和重鉻酸鈉溶液,充分?jǐn)嚢?經(jīng)氧化、絡(luò)合反應(yīng)約2小時(shí)后過(guò)濾除去CaSO4，噴霧、干燥即可。由于此種處理劑容易起泡，用量較大,抗溫性不夠理想等缺點(diǎn)，故目前巳很少單獨(dú)使用，為改性產(chǎn)品所代替。 紙漿廢液處理鉆井液必須與燒堿配成各種不同比例的堿液才能見(jiàn)效，紙漿廢液與燒堿的比值一般在1：～1:，處理鉆井液時(shí)，必須按當(dāng)時(shí)鉆井液的性能來(lái)選擇堿比。其主要成分為木質(zhì)素磺酸鈉，是處理鉆井液的有效組分。木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)木質(zhì)素磺酸鹽是木材酸法造紙殘留下來(lái)的一種黑色廢液?？笴a2+可達(dá)1000g/l，而抗鹽性較差，當(dāng)含鹽量超過(guò)1％時(shí)稀釋效果就大幅度下降。在鉆井液中一般加0．5—1％就獲得較好的稀釋效果。熱穩(wěn)定性、降粘性能明顯提高，抗溫可達(dá)180～200℃。因此，丹寧堿液抗溫能力在100～120℃之間，僅用于淺井或中深井，現(xiàn)在已很少使用。它是鉆井液中較早使用的降粘劑。丹寧酸在水溶液可以水解，生成雙五倍子酸、五倍子酸（也叫沒(méi)食子酸）和葡萄糖。丹寧分子在水中有締合現(xiàn)象，使分子量增加。丹寧具有酚類(lèi)物質(zhì)的通性，如鐵鹽顏色反應(yīng)、堿性條件下的氧化、易起芳環(huán)親電取代反應(yīng)、與重氮鹽或醛類(lèi)相偶聯(lián)等。它在堿溶液內(nèi)易氧化而顏色變深，與明膠、生物堿作用會(huì)產(chǎn)生沉淀，遇三價(jià)鐵離子呈有色（蘭或綠色）反應(yīng)。用含丹寧豐富的木材、樹(shù)皮或果殼等作原料，經(jīng)浸提、濃縮等過(guò)程研制成的拷膠，為棕黃到棕褐色的固體（粉狀、粒狀或塊狀）或漿狀體，是由許多不同物質(zhì)組成的復(fù)雜的混和物，其中主要的、有效的成分是丹寧。四川、云南、陜西、河南一帶盛產(chǎn)橡碗拷膠。我國(guó)植物資源豐富，含丹寧的植物較多。在很多植物的不同部分的細(xì)胞中都含有丹寧類(lèi)化合物。分散型降粘劑這類(lèi)降粘劑主要是高價(jià)陰離子，以天然聚合物改性產(chǎn)品為主，主要有丹寧類(lèi)、木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)1． 丹寧類(lèi)丹寧，是Tannins的譯音，即植物丹寧（vegetable tannins），又名鞣質(zhì)或植物鞣質(zhì)，是含于植物體內(nèi)的能將生皮續(xù)制成皮革的多元酚衍生物，屬于弱有機(jī)酸，在PH5時(shí)以沉淀形式析出。因此，必須加入降粘劑，降低體系的粘度和切力，使其具有合適的流變性。這是制備粗分散鉆井液的基礎(chǔ)，這在鹽水鉆井液、鹽侵及其處理中較重要，還可用來(lái)使鉆井液保持適度粗分散以調(diào)整鉆井液的流動(dòng)性能。 （2）通過(guò)沉淀、中和、水解、絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)，除去有害離子，控制PH值，使有機(jī)處理劑變成能起作用的溶解態(tài)，形成螫合物等。主要是粘土顆粒表面的 Na+與Ca2+交換。在鉆井液發(fā)展的早期六偏磷酸鈉主要用作高粘土含量鉆井液的分散劑,近幾年已經(jīng)淘汰。溶解度隨溫度增高而增大，水溶液呈弱酸性（PH=～）。9．六偏磷酸鈉
六偏磷酸鈉分子式為（NaP03）6，無(wú)色玻璃狀固體，有較強(qiáng)的吸濕性，潮解后會(huì)逐漸變質(zhì)。有時(shí)也用作防腐劑。在鉆井液中CrO4能與有機(jī)處理劑起復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，生成的Cr3+又能與多官能團(tuán)的有機(jī)處理劑形成絡(luò)合物（如木質(zhì)素磺酸鉻，鉻腐植酸）。8．重鉻酸鈉． 重鉻酸鈉（sodium dichromate）又叫紅礬鈉，分子式為Na2Cr2O7 2H20。硅酸鹽鉆井液廉價(jià)，環(huán)境可接受，可以耐污染。實(shí)際上，利用水玻璃這個(gè)特點(diǎn)可以使裂縫性地層裂縫愈合或提高井壁破裂壓力起到化學(xué)固壁的作用。此外，水玻璃溶液遇Ca2+、Mg2+等高價(jià)離子會(huì)產(chǎn)生沉淀。從調(diào)勻PH到膠凝所需的時(shí)間，隨PH不同而有很大的變化，可以從幾秒到幾十小時(shí)。當(dāng)水玻璃溶液的PH降至9以下時(shí)，整個(gè)溶液會(huì)變成不流動(dòng)的凝膠。Y H20↓＋2Na0H該膠態(tài)沉淀可使部分粘土顆粒（或粉砂等）聚沉，從而保持較低的固相含量和密度。液體水玻璃一般為粘稠的半透明液體，隨所含雜質(zhì)不同可以呈無(wú)色，棕黃色或青綠色等，～，PH為11．5～12，能溶于水和堿性溶液，能與鹽水混溶，可用飽和鹽水調(diào)節(jié)水玻璃的粘度。固體水玻璃與少量水或蒸汽能發(fā)生水合作用而生成水合水玻璃。n值在3以上的稱(chēng)為中性水玻璃，n值在3以下的稱(chēng)為堿性水玻璃。模數(shù)n是二氧化硅與氧化鈉的分子比，n值不同，產(chǎn)品性質(zhì)不同。有時(shí)用于提高鉆井液的切力和粘度。食鹽主要用來(lái)配制飽和鹽水鉆井液，以防巖鹽井段溶解成“大肚子”。為白色晶體，純品不潮解，含MgClCaCl2等雜質(zhì)的食鹽容易吸潮。用CaCl2處理鉆井液時(shí)常常引起鉆井液PH值降低。 在處理鉆井液上，石膏與石灰的作用大致相同，都是鈣處理的原材料，其差別在陰離子的影響不同，石膏提供的鈣離子濃度比石灰高一些，石膏處理會(huì)引起鉆井液PH值降低。40℃以前，溶解度隨溫度增高而增大，40℃以后，溶解度隨溫度升高而降低，其溶解度大于石灰。有生石膏（gypsum，）和熟石膏(anhydrite,CaSO4)兩種。 石灰還可配制石灰乳堵漏劑封堵漏層，也可用于油基鉆井液中形成鈣皂和除去水。石灰可用于提供Ca2+控制粘土的水化分散能力使之保持適度的粗分散；配合降粘劑和降失水劑對(duì)鉆井液進(jìn)行鈣化處理，可得性能比較穩(wěn)定、抗可溶鹽侵污、對(duì)泥頁(yè)巖防塌性能較好的鈣處理鉆井液。在水中的溶解度很低，％,且隨溫度升高而降低。還可控制鉆井液中Ca2+濃度。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(shí)應(yīng)注意防潮加蓋。2．燒堿燒堿（caustic soda）即氫氧化鈉（sodium hydroxide），分子式為Na0H，是乳白色晶體，密度為2～2．2 g/cm3，易溶于水，溶解時(shí)放出大量熱。 含羧酸基官能團(tuán)（－C00Na）的有機(jī)處理劑困鈣侵（或Ca2+濃度過(guò)高）而降低其處理效果時(shí)，一般可以用加人適量純堿的辦法恢復(fù)其作用。其合適加量要通過(guò)造漿實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。從而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的失水下降，粘度、切力增大。其中電離和一級(jí)水解較強(qiáng)，所以純堿水中主要存在Na+、CO3HCO3和OH離子。無(wú)水碳酸鈉為白色粉末，易溶于水，在接近36℃時(shí)溶解度最大，水溶液呈堿性,），在空氣中易吸潮結(jié)成硬塊（晶體），存放時(shí)要注意防潮。第二節(jié)　　無(wú)機(jī)處理劑按鉆井液標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的劃分方法，無(wú)機(jī)處理劑在其它類(lèi),常用的有9種。方鉛礦質(zhì)量不穩(wěn)定,并且由于成礦原因,鉆井液難以維持在堿性環(huán)境，耗堿量大,維護(hù)困難。我國(guó)云南、甘肅等地有方鉛礦。方鉛礦即PbS,～。 具有不同等級(jí)的大理石或石灰?guī)r顆粒的高濾失漿液，可以有效地制止并漏，其尺寸分布是從能得到最大密度考慮的，為了維持高的濾失率，去除了極細(xì)顆粒（20目）。用碳酸鈣作為加重劑，因?yàn)樗哪囡灴梢杂名}酸處理清除掉。它比重晶石更易分散在油鉆井液里，易溶于酸。3．碳酸鈣碳酸鈣即CaCO3，莫氏硬度為3。Blomberg發(fā)現(xiàn)控制大于 45 微米的粒子含量小于 3％以?xún)?nèi)，可把磨蝕降低到能接受的程度。（3）．鈦鐵礦 鈦鐵礦即 FeTiO3 ，棕黑色粉末，～，莫氏硬度 5～6。菱鐵礦可以作為水基鉆井液和油基鉆井液的加重劑。菱鐵礦的密度（～）高于方解石。其礦物通常含有少量氧化鐵、白云巖、方解石與石英。該產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)包括：；低的腐蝕性以及與天然鐵礦石相比磁性較低；85％溶于鹽酸內(nèi)并與H2S反應(yīng)形成非腐蝕性、不溶性的多硫化物。由黃鐵礦殘余經(jīng)淬火、中和、浸出與干燥制得?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)已證實(shí)使用較細(xì)的振動(dòng)篩可提高鉆速，因?yàn)殂@井液體系中的鉆屑含量很少。如果規(guī)定赤鐵礦的最大顆粒尺寸是45微米，就可降低磨損。 一種薄片狀（金屬光澤的）赤鐵礦，叫做Itabirite，作為氧化鐵的主要來(lái)源來(lái)自巴西。使用鐵的氧化物來(lái)增加低級(jí)重晶石的密度時(shí)磨損降低，因此需在實(shí)驗(yàn)室里用API標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。由于赤鐵礦有較高的密度，在鉆井液中加重材料的體積要比相同重量的鉆井液體積小，因此可以得到較高的鉆速，鐵的氧化物比重晶石硬得多（赤鐵礦粉莫氏硬度為5～6，而重晶石莫氏硬度為3相比），優(yōu)點(diǎn)是磨損小，因而在鉆井過(guò)程中只產(chǎn)生很少的細(xì)顆粒，從而鉆井液粘度增加較小