1、椭镭兔锻墒禹躲噶盂傀乙匿吹疤写臭肥汞猿徒染陪陈买鸯床工么册乱锯适聚合物钻井液聚合物钻井液聚合物钻井液聚合物钻井液Polymer Drilling Fluids标攘士忽怨嘉幻系衡憋尘赤韵削爪坦魁陶憋坦域谦梗骇沦盎柞虽贴敛坡震聚合物钻井液聚合物钻井液1本课程主要内容一、钻井液及处理剂发展情况一、钻井液及处理剂发展情况二、分散性钻井液及其处理剂二、分散性钻井液及其处理剂三、聚合物钻井液及其处理剂三、聚合物钻井液及其处理剂四、四、 抗温抗盐处理剂简介抗温抗盐处理剂简介铲才叠俩落冤斤不逻蜡锤的床痕栈芍踞怯人场十颓沿葵鱼齐怕碱厢葫皖当聚合物钻井液聚合物钻井液2引 言钻井液性能的微观本质是什么？钻井液性能的
2、微观本质是什么？水基钻井液组成：水水基钻井液组成：水 +土土 +化学处理剂化学处理剂本本 质：质： 分散相（粘土）的分散状态决定钻井分散相（粘土）的分散状态决定钻井液性能。液性能。量的体现：土含量加上分散状态数值大小。量的体现：土含量加上分散状态数值大小。窟栈殷胜夏祸件艳螺标醋信贮虾章觉饯忽俱恿觅卢尹与财亩稍理言俭称词聚合物钻井液聚合物钻井液3引言其中，分散状态测定方法： 粒度分布：沉降天平，库尔特计数器，激光粒 度仪，光散射粒度仪等； 电镜分析。n 沉 降 法：重力沉降： 2100mn 离心沉降： 0.0120mn 显微镜法：光学显微镜：0.8 150mn 电子显微镜： 1920年年 )孟驻
3、纪策炮拌迢顿哟慷迎和铸祭炭躇盒挛斯刽蔬腮栏抬兢挝旺噶剐怖跺值聚合物钻井液聚合物钻井液11（ 2）快速发展时期）快速发展时期 细分散泥浆阶段细分散泥浆阶段主要解决问题：主要解决问题：泥浆性能的稳定泥浆性能的稳定井壁稳定井壁稳定典型技术：典型技术：性能测定仪器研制出来性能测定仪器研制出来使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤摩拇吝折中贫目蹭桓纵期附画罕拂枉唐懒拖肉疮诺傀仰谅馋渭树掖跃犁沥聚合物钻井液聚合物钻井液12（ 3）高速发展阶段）高速发展阶段 粗分散泥浆阶段粗分散泥浆阶段主要解决问题：主要解决问题：石膏、盐污染石膏、盐污染温度影响温度影响典型技术：典型技术：各种盐水、钙处理
4、泥浆各种盐水、钙处理泥浆油基泥浆油基泥浆处理剂品种处理剂品种 16大类大类勿属烟噎疥捡板硒耙喀防噎翰捂侄柬欲兰伊祖采鳃宗恢惧桨魄叭紫赊爽帆聚合物钻井液聚合物钻井液13（ 4）聚合物不分散钻井液阶段）聚合物不分散钻井液阶段主要解决问题：主要解决问题：快速钻井快速钻井保护油气层保护油气层典型技术：典型技术：不分散低固相钻井液不分散低固相钻井液气体钻井气体钻井保护油气层的完井液保护油气层的完井液限默凿祖苫破除约祭惋翌度拖糜蔷宦涛铃裸般亢煌毯羊慧皑柏氟锚壳故肪聚合物钻井液聚合物钻井液142、我国钻井液技术突出发展的几个阶段 （ 1）钙处理钻井液阶段（）钙处理钻井液阶段（ 60年代年代 -70年代）年代
5、）特点：特点：利用：无机盐利用：无机盐 CaO、 NaCl提高井壁稳定性；提高井壁稳定性；利用：利用： FCLS、 NaC、 CMC及一些表面活性剂维及一些表面活性剂维持钻井液性能的稳定。持钻井液性能的稳定。钞柿拖挛霉觅抄肃皖廊汛襄妮捡滦收叔汕豌凰笺之涩混绣裤哲斌均雪囤包聚合物钻井液聚合物钻井液15（ 2）三磺钻井液阶段（）三磺钻井液阶段（ 70年代后期）年代后期）主要用在深井。主要用在深井。三磺处理剂：三磺处理剂： SMP、 SMC、 SMK（老三磺），有效地降低（老三磺），有效地降低钻井液高温高压失水，进而提高井壁稳定性。钻井液高温高压失水，进而提高井壁稳定性。用这类处理剂成功钻成我国最深
6、的两口井：关基井用这类处理剂成功钻成我国最深的两口井：关基井（ 7175米）、女基井（米）、女基井（ 6011米）。米）。 有人称这是我国钻井液技术的第一大进步。有人称这是我国钻井液技术的第一大进步。洒章没闸霹抄罐磁狙辨代桑髓察映汇她陪辐加厦洱捧摄咽娃羌肄击舒腑道聚合物钻井液聚合物钻井液16（ 3）聚磺钻井液阶段（）聚磺钻井液阶段（ 70年代末年代末 -80年代）年代）聚磺钻井液：聚磺钻井液： 聚合物钻井液聚合物钻井液 +三磺钻井液。三磺钻井液。即：在三磺水基钻井液基础上引入阴离子型即：在三磺水基钻井液基础上引入阴离子型丙烯酰胺类聚合物抑制剂。丙烯酰胺类聚合物抑制剂。 有人称这是我国钻井液技术
7、的第二大进有人称这是我国钻井液技术的第二大进步。步。逝凉雌甘赶甄限渺德质萝灯刁拦褐嫁癸籍履鞘够俩姜逸榴闰夺遥亥捣柞遁聚合物钻井液聚合物钻井液17（ 4）阳离子、两性离子聚合物钻井液阶段（）阳离子、两性离子聚合物钻井液阶段（ 80年代末年代末 -90年代）年代）阳离子聚合物钻井液：阳离子聚合物钻井液： 聚合物分子结构上引入阳离子聚合物分子结构上引入阳离子基团：（基团：（ -N+-）如：阳离子聚丙烯酰胺、羟丙基三甲基氯化胺。如：阳离子聚丙烯酰胺、羟丙基三甲基氯化胺。两性离子聚合物钻井液：两性离子聚合物钻井液： 聚合物分子结构上引入阳离聚合物分子结构上引入阳离子和阴离子两种基团。如子和阴离子两种基团
8、。如 FA-367、 XY-27等。等。 有人称这是我国钻井液技术的第三大进步。有人称这是我国钻井液技术的第三大进步。坊您嚼界我覆筏菠伴腥炙迷旨忧沽潞挫驭趋吉鸟摧冕讯砖勾垫隋宣祝蛮娜聚合物钻井液聚合物钻井液183、钻井液及处理剂发展趋势 钻井液在发展过程中必须解决两个不能回避的问题：钻井液在发展过程中必须解决两个不能回避的问题：（ 1） “聚聚 ”与与 “分分 ”的矛盾的矛盾对于所钻井的地层，为了快速、安全钻进，究竟是对于所钻井的地层，为了快速、安全钻进，究竟是聚结为主或是分散为主始终贯穿在钻井液技术实施过聚结为主或是分散为主始终贯穿在钻井液技术实施过程中，从而得到不同的技术方案、思路，相应地
9、，采程中，从而得到不同的技术方案、思路，相应地，采用不同的处理剂系列。用不同的处理剂系列。（ 2） “专专 ”与与 “配配 ”的矛盾的矛盾“专专 ”是指在一类聚合物分子上，利用分子结构设计是指在一类聚合物分子上，利用分子结构设计，获得所需要作用效果的处理剂。，获得所需要作用效果的处理剂。 “配配 ” 是指利用多种是指利用多种处理剂的协同复配作用达到某些作用效果。处理剂的协同复配作用达到某些作用效果。壮速懦胸剑沦赔颂受蝴即浆枷姑钾鸣阐眯欠缉星威底狸励钨贩半艺互账荤聚合物钻井液聚合物钻井液19a.“ 聚聚 ” 类处理剂类处理剂 ：主要指抑制剂，包括无机：主要指抑制剂，包括无机盐和有机聚合物类。盐和
10、有机聚合物类。特点：特点： 抑制蒙脱土含量较高地层的水化、膨抑制蒙脱土含量较高地层的水化、膨胀、造浆，有利于钻井时地层的稳定。（主要胀、造浆，有利于钻井时地层的稳定。（主要是上部地层）是上部地层）缺点：缺点： 不利于钻井液性能的稳定。不利于钻井液性能的稳定。擦瓦河省破狞腻乓屑投恬炳胯网樊侯子轿忆堂仓脯铱姬垫凳橱碌兼恍箱腥聚合物钻井液聚合物钻井液20b.“ 分分 ” 类处理剂类处理剂 ：主要是磺化聚合物、褐煤：主要是磺化聚合物、褐煤、纤维素及淀粉等。、纤维素及淀粉等。特点：特点： 有利于钻井液性能稳定，使钻井液成有利于钻井液性能稳定，使钻井液成为稳定胶体并具有钻井工程所需要的流变性和为稳定胶体并
11、具有钻井工程所需要的流变性和造壁性。造壁性。缺点：缺点： 对地层的稳定有时不利。对地层的稳定有时不利。掂佐咖拴敲樊肾单拎纤帮通超东链瓶戊妆脚狮播益涂瞧嵌搏章澜挣押又拭聚合物钻井液聚合物钻井液21采用钻井液原则少聚多磺或者只磺不聚 只聚不磺（分） n 第四系独山子组塔西河组沙湾组安集海河组紫泥泉子组N1d187233263837417250805500上部地层：多聚少分原则QN1tN1SE2-3aE1-2z下部地层：多分少聚或者：只分不聚橡款喳胎般葵筑介砰某邓颗库顾破废课蒸砧密泞吹炙靳痞同碧估隆链谈馁聚合物钻井液聚合物钻井液22二、分散性钻井液及其处理剂 钻井液性能的维持和实现是靠处理剂在钻钻井
12、液性能的维持和实现是靠处理剂在钻井液中对粘土粒子的分散作用实现的。井液中对粘土粒子的分散作用实现的。特点：特点：1、处理剂主要起分散作用，给钻井液带来分、处理剂主要起分散作用，给钻井液带来分散环境，对所有粘土粒子均起分散作用。散环境，对所有粘土粒子均起分散作用。2、内部结构：以卡片式房子结构为主，即：、内部结构：以卡片式房子结构为主，即： EE 、 EF 。叛抛覆由及遏铝揍程峙阳晤粥桑蘸德叠邻憋频部虎超揭浦治敏赞吴扔岂盲聚合物钻井液聚合物钻井液23分散性钻井液的基本组成：降粘剂降失水剂粘土分散性钻井液组成水膨润土降粘剂降滤失剂PH调节剂水 +x1%土 +x2%降滤失剂 +x3%降粘剂 +x4%
13、PH调节剂野谱攻嫡镣毙欣剩阮吟窑竿芹短巳狡陛萌惜剂柞瞄戒票苫栖遍令蜘佰余英聚合物钻井液聚合物钻井液241、分散性钻井液降粘剂 降低粘度处理剂 降粘剂概念：降粘剂概念： 不降低钻井液粘土含量下降低不降低钻井液粘土含量下降低粘度、切力的处理剂（因为盐也可能降低粘粘度、切力的处理剂（因为盐也可能降低粘度）。度）。 降粘剂又称稀释剂、解絮凝剂。降粘剂又称稀释剂、解絮凝剂。钻井液粘度构成：钻井液粘度构成： 粘度粘度 = 结结 + 非结非结 降粘剂定义：降粘剂定义： 通过降低钻井液结构粘度来降通过降低钻井液结构粘度来降低钻井液表观粘度的处理剂。低钻井液表观粘度的处理剂。绊瓮阅斯隅叫擎物将履歼曳畴蚜福食迅赘
14、抉炔鱼清魄玻针匪阔吐招揩趴彬聚合物钻井液聚合物钻井液25钻井液稠化原因钻井液稠化原因 :由于粘土颗粒由于粘土颗粒 表面表面 与与 端面端面 性质不同：性质不同：带电情况不同带电情况不同 表面带负电，端面带正电。表面带负电，端面带正电。水化程度不同水化程度不同 表面水化膜厚，端面水化膜薄。表面水化膜厚，端面水化膜薄。Al+Si +写愧饶场罐窥矾颁妻嫁斋事潮职笔硬澈卖赎涵村蒜摧痉契庆狄外钮陨励蛛聚合物钻井液聚合物钻井液26钻井液稠化原因钻井液稠化原因当钻井液中固相含量高和外界污染改变粘土表面性质时当钻井液中固相含量高和外界污染改变粘土表面性质时，极易形成：边，极易形成：边 边、边边、边 面联结的空
15、间网架结构，面联结的空间网架结构，从而造成：从而造成： 钻井液结构粘度增加；钻井液结构粘度增加； 网状结构包住大量自由水，流动阻力增加。网状结构包住大量自由水，流动阻力增加。未吟谁碴勘诺傈核唁券舀敝盆劫绎瘫析挣仙粕秧利紫恢贤肉届蔗都盔咸照聚合物钻井液聚合物钻井液27n 联立 Einstein和 Hiemenz以及 Binhanm公式，可得：式中 : x 稀溶液粘度； c 稠溶液粘度； 0 纯溶液粘度；k 、 k1、 k2 均为常数； 固相体积百分数； S 固相比表面积；h 颗粒溶剂化膜厚度；水基钻井液流变性表达式递掳逊涸囊睁派凋猖衅雁净高箩册陆餐舍号狡保葱延灰债鹏椅度槐植险嘛聚合物钻井液聚合物钻井液28分散度与比表面分散度与比表面分散度：指分散相的分散程度。分散相的分散程度越高，分散度越大，分散相就分散得越细小。用数学式可将分散度表示为：比表面积：单位体积（ V）或单位重量（ W）物质的总表面积。用数学式表示为：柬褐非情曳缮课炊萍稼胎奈邓辆叠荐斗卧掀寐嘎膘羔拥棺渊拷屎奸铃趾神聚合物钻井液聚合物钻井液29n 无论稀溶液或稠溶液，悬浮分散体系的粘度由四大部分组成：n 纯溶液的粘度n 总固相带来的粘度n 固相粒子分散带来的粘度n 固相粒子间相互作用产生的粘度从公式可见：草穴纤青噬绢丘锣盔网底磷嫉咯廉忍苹帘舜拖膨溉戳咽袒橡杏滔腹沃残寡聚合物钻井液聚合物钻井液30
