第十一章钻井液材料和添加剂.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第十一章 钻井液材料和添加剂.精品文档.第十一章 泥浆配浆材料和处理添加剂配浆材料是指在配浆中用量较大的基本部分，如：膨润土、水、油、加重剂。处理添加剂是指用于改善、调节钻井液性能的化学添加剂，一般用量很少。分无机处理剂和有机处理剂两大类。国内生产的泥浆配浆材料和处理添加剂分为19类，包括粘土类、加重材料、碱类、增稠/包被剂、降滤失剂、降粘剂、页岩抑制剂、胶凝剂、润滑剂、清洁剂、发泡剂、杀菌剂、堵漏剂、解卡剂、缓蚀剂、消泡剂、乳化剂、油基泥浆添加剂、无机添加剂、及其他类。一、粘土类1、膨润土：含蒙脱石不少于85%，一般要求1吨膨润土至少能配制

2、出粘度15mPa.S的钻井液16m3,膨润土分钠膨润土和钙膨润土两种。钙膨润土需要加入纯碱转化为钠膨润土后方可使用（纯碱用量为钙膨润土的6%）。膨润土是水基钻井液的重要配浆材料。用来配制水基泥浆和提高其粘度和动切力。塔里木常用的是184团土和夏子街土，这两种均为钠膨润土，一般配制6-10% 的膨润土浆就能配得较高稠度的膨润土浆。配浆水要求为氯根小于1000mg/L的淡水，配浆前还应根据水质检测的Ca2+、Mg2+含量加入适量的烧碱和纯碱来除去水中的Ca2+、Mg2+。2、抗盐、耐高温黏土：主要成分为海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石等黏土矿物。抗盐黏土配制的钻井液，一般形成的泥饼质量不好，必须配合使用

3、降滤失剂。主要用于盐水泥浆体系。3、有机土：用季铵盐类阳离子表面活性剂处理后制成的亲油膨润土。用于配制油基钻井液。二、加重材料1、重晶石：重晶石是一种最普遍使用的泥浆加重材料，主要成分是粉碎得很细的硫酸钡（BaSO4）粉末, 纯净的重晶石为白色粉末状，工业产品因杂质不同而呈淡粉色、褐色、灰色、微黄色，密度4.2g/cm3，粒度97%能通过200目筛，符合API 13 A标准，用于提高水基或油基泥浆的密度，用于加重密度小于2.3g/cm3的钻井液。2、石灰石粉：石灰石粉是钻井泥浆、完井液、修井液可酸溶的加重材料，产品为白色粉末状，因杂质不同而略带微红和微黄色，粒度97%能通过200目筛，化学成分

4、为CaCO3，密度2.72.9g/cm3，用于加重钻储层钻井液。用于配制密度1.68 g/cm3的钻井液和完井液。它的另一个重要作用是用做屏蔽暂堵剂，用于防止油气层损害，这时其颗粒尺寸应由产层孔隙尺寸的分布来确定。这时应为CaCO3可溶于酸，可以酸化解堵。CaCO3 + 2H+ H2O + CO2 + Ca2+3、赤铁矿粉：赤铁矿粉是粉碎得很细的Fe2O3矿石粉末，他是一种加重材料，化学惰性，用来提高钻井液密度，密度4.95.3g/cm3，可溶于酸，硬度较高，主要用于加重密度1.83.1 g/cm3的泥浆。因为其硬度较高，所以用赤铁矿粉加重的泥浆具有较高的冲蚀性，对钻具、套管和泵的缸套和凡尔体

5、具有较强的研磨冲蚀作用；再有用赤铁矿粉加重的泥浆（特别是盐水泥浆）还对钢材具有较强的电化学腐蚀作用；又由于赤铁矿粉密度较高，如果用于加重的泥浆如果结构力不好或护胶不好，很可能产生沉降；赤铁矿粉具有酸溶性可用于需要酸化作业的产层。通过大量现场实践，重晶石和赤铁矿粉配合使用，既能配得密度需求较高的钻井泥浆，又能较大幅度的减小赤铁矿粉的冲蚀性和对钢材的电化学腐蚀作用；适当提高赤铁矿粉加重的泥浆的PH值也有利于减轻其对钢材的电化学腐蚀作用。4、钛铁矿粉：钛铁矿粉成分TiO2Fe2O3，密度4.55.1g/cm3，主要用于配制高密度钻井液 。具有酸溶性，可用于需要酸化作业的产层。5、方铅矿：成分PbS，

6、密度7.47.7g/cm3用于配制超高密度钻井液。以控制地层出现的异常高压。6、活性重晶石： 活性重晶石是通过对普通重晶石粉颗粒表面进行化学改姓而成的一种性能更优良的重晶石；用活性重晶石加重，同等密度的泥浆将具有更好的流动性、流变参数、热稳定性和沉降稳定性（即而且密度长时间稳定）；活性重晶石用于超高密度的钻井液加重，实验室中最高可加重至3.00 g/cm3而具有较好的流变性。现场应用一般可加重至2.60 g/cm3而具有较好的流变性。三、碱类1、烧碱烧碱又称火碱或苛性钠，乳白色晶体，密度为2-2.2 g/cm3；极易溶于水，溶解时放热，水中溶解度随着温度的升高而增大，水溶液呈强碱性（PH值为1

7、4），烧碱容易吸收空气中水分和CO2，并和CO2反映生产碳酸钠（纯碱），存放时应注意防潮加盖。它在钻井液中主要用于调节控制钻井液PH值，可用于控制钙处理钻井液中Ca2+浓度，还可以用于增加钻井液中膨润土的分散度，烧碱还能增强泥浆中化学添加剂的处理效果（大部分泥浆处理剂在碱性条件下效果为佳PH值8-10）。它对人体器官和皮肤具有灼烧性，对金属有腐蚀性。2、氢氧化钾 氢氧化钾为白色半透明晶体，呈块状或颗粒状，极易溶于水，溶解时放热，水溶液呈强碱性（碱性比烧碱更强），容易吸收空气中水分和CO2，并和CO2反映生产碳酸钾，存放时应注意防潮加盖。它在钻井液中主要用于调节控制钻井液PH值和提供钾离子，钾离

8、子对膨润土的水化分散具有很强的抑制性。它一般用于高密度情况下需对膨润土含量控制要求较高的泥浆中。他对人体器官和皮肤具有灼烧性，对金属有腐蚀性。3、纯碱纯碱化学名称为碳酸钠（Na2CO3），俗称又名大苏打，无水碳酸钠为白色粉末，比重2.5 g/cm3；易溶于水，在接近36时溶解度最大，水溶液呈碱性（PH11.5），在空气中易吸收水分结成结晶体硬块。存放时要注意防潮。纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙质膨润土转化为易水化的钠质膨润土： Ca-膨润土 + Na2CO3 = Na-膨润土 + CaCO3从而有效的改善膨润土的水化分散性能；因此，加入适量的纯碱能使新浆失水下降，粘度、切力上升，但过量的纯碱

9、要产生压缩双电层的聚结作用，反而使失水增大，而且造成碳酸根污染；其适合的加量要通过造浆实验来确定。此外，由于CaCO3溶解度极小，在钻水泥赛和泥浆受到钙侵时，可以加入适量的纯碱来除钙。 含羧基钠官能团（-COONa）的有机处理剂因钙侵或钙离子浓度较高而导致其处理效果下降时，一般可以加入少量的纯碱来除钙恢复其作用。4、小苏打碳酸氢钠又名小苏打或食用苏打，能用于去除泥浆中的钙离子和调节泥浆的PH值，主要用于钻水泥赛时对泥浆进行预处理和处理水泥污染。5、生石灰生石灰是氧化钙，吸水后反应生成熟石灰（氢氧化钙，化学成分Ca（OH）2），常温下在水中溶解度不大，为0.16%，温度升高溶解度降低。石灰可以提

10、供钙离子，控制膨润土的分散能力使之保持适度的粗分散；配合稀释剂和降失水剂进行钙化处理，可得性能比较稳定，对可溶性盐侵污不敏感、对硬脆性泥岩和页岩防塌性能较好的钙处理泥浆；在油包水乳化钻井液中，CaO用于使烷基苯磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节pH值。但石灰浆在高温情况下可能产生固化，因此超深井和异常高温的井慎用，且必须做好抗高温老化实验。石灰还可以用于配制石灰乳堵漏剂。四、增稠/包被剂1、部分水解聚丙烯酰胺（PHPA）部分水解聚丙烯酰胺是一种白色水溶性聚合物粉末或水溶液，主要用于做水基钻井液的增稠剂、包被剂。它可以直接加入钻井液，但最好配成0.5%-1%的水溶液使用。水解聚丙烯酰胺产品

11、可分为两种：分子量为3106的常规产品和分子量（8-12）106的高分子量产品。高分子量产品有更强的包被和增稠效果。PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)钻井液以独特的抑制性，被广泛应用于易造浆的泥岩、水敏性页岩、石灰岩地层。PHPA钻井液能保持良好的井眼轨迹，避免发生井下复杂情况，节约钻井成本。一般情况下水解聚丙烯酰胺的加量为0.1%-0.3%(折合成干粉)。2、聚丙烯酰胺（PAM）/聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)(1)聚丙烯酰胺PAM是由丙烯酰胺单体引发聚合而成的水溶性链状（线形）高聚物 聚丙烯酰胺式中n代表链节数，又称聚合度。(2)聚丙烯酰胺钾盐是部分水解聚丙烯酰胺-聚丙烯酸纳钾盐的共聚物，白色或淡

12、黄色粉末；具有絮凝、包被、控制地层造浆、抗无机离子污染、改善流型及增加润滑性等功能。聚丙烯酰胺钾盐能有效的抑制泥页岩的水化、膨胀、分散；同时具有提粘、降失水等作用；它有很强的页岩抑制作用，防塌效果好；利用产品中的钾离子与聚合物大分子的协同作用抑制泥页岩的水化分散与剥落，稳定井壁。以达到提高钻速、减少井下复杂事故及降低钻井成本的目的。聚丙烯酰胺钾盐与各种聚丙烯酰胺类泥浆处理剂配伍性能良好。他在不同比重的聚合物不分散泥浆体系中以及分散型泥浆体系中都可以使用，并可与多种处理剂复配使用。他在淡水泥浆中性能优良，在饱和盐水泥浆中也可充分显示其效果。可以直接加入各种水基钻井液体系中，加入泥浆前，先把粉末聚

13、丙烯酸钾配成较稀的水溶液，一般为0.5%-1%，切忌将干粉直接投入泥浆池中。在钻井液中加量(折成干粉为0.1%-0.3%)，其抗温160180。3、高粘羧甲基纤维素(CMC-HV) 高粘度羧甲基纤维素是一种白色棉花状毛绒物，在水中完全溶解，羧甲基纤维素的聚合度是其相对分子量和水溶液粘度的主要因素；聚合度越高，其相对水溶液粘度越高。高粘度羧甲基纤维素在25时，其1%水溶液粘度约为400-500mPa.s，一般用作低固相钻井液的增稠剂、悬浮剂、和封堵剂。其取代度约为0.6-0.65，聚合度大于700。高粘度羧甲基纤维素的作用机理是：1、提高粘土的电位：Na-CMC是一种聚阴离子型高聚物，可电离成长

14、链多个负离子，由于大分子链上有羧基和甙键存在，它们能于粘粒表面上的氧和氢氧形成氢键吸附，同时大分子与粘粒间的分子间力，羧甲基与断键边缘上铝离子之间的静电吸力，使高聚物包被围在粘粒周围。OCH2COO-是强水化基团，可使粘粒周围吸附溶剂化水膜增厚，电位大大提高，粘粒间静电斥力也增大，结果提高了粘粒的聚结稳定性，并使钻井液中自由水减少，于是形成的泥饼薄而致密，故滤失量下降。2、形成结构网、提高聚结稳定性：高聚物的长链可以同时吸附多个粘粒，而粘粒又可同时吸附两条以上的高分子链，其结果就成了结构网，结构网的形成阻止粘粒间因热运动的相互碰撞而合并的可能，因而聚结稳定性大大提高，同时这种结构网内包置了大量

15、的自由水，故滤失量下降。高粘度羧甲基纤维素能有效提高钻井液的粘度，利于悬浮岩屑，清洗井眼；大大改善泥饼质量，有效降低滤失量。有较强的抗盐、抗钙能力，故适合于配制盐水钻和钙处理钻井液。使用方便，配伍性好。加量0.2%-0.5%。4、羟乙基纤维素（HEC）羟乙基纤维素是一种非离子型聚合物，为白色或略带微黄的毛绒状粉末。由碱性纤维素和环氧乙烷(或氯乙醇) 经醚化反应制备，属非离子型可溶纤维素醚类，无毒、无味；HEC 具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，已被广泛应用在石油开采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。溶于水后形成黏稠胶状液。该产

16、品在钻井液中起增粘作用，最大特点是增粘不增切力，抗温110-120。羟乙基纤维素主要用于用盐粉或石灰石粉加重的油气层无固相完井液和修井液。使用HEC来配制这种体系的优越性在于它有很好的酸溶性，通过酸化处理可有效的清除侵入地层中的羟乙基纤维素残渣、盐颗粒和石灰石粉颗粒，羟乙基纤维素在钻井液中的合适的加量为0.3-0.6%，当用于完井液和修井液时的用量通过室内实验来确定。5、羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）是离子型和非离子型双基取代的纤维素混合醚，兼有离子型和非离子的特征，是一种水溶性的白色粉末；是一种强增稠剂，用于提高钻井液粘度；另外还用于用盐粉或石灰石粉加重的无

17、固相流体体系（钻井液、完井液、修井液等），用于提高体系的液相粘度。它的抗温能力为120，并可抗盐。它可以直接加入流体体系或配成水溶液使用，其在淡水钻井液中加量为0.2-0.4%，在盐水中加量为0.3-0.6%。6、聚阴离子纤维素(PAC)聚阴离子纤维素是一种高品质水溶性纤维素衍生物，在其分子链上含有羧基、醚氧基、羟基等，在水溶液中解离为聚阴离子，分子链上的阴离子基团互相排斥使分子链呈伸展状态，会使液相粘度增大；用于控制钻井液的滤失量，形成薄、光滑而坚韧的泥饼。具有很强的抑制粘土膨胀能力。改善和稳定钻井液的流变性。能增加携带钻屑的能力，有效地清洁井眼。增加胶体的稳定性和泥浆的抗污染能力。可有效提

18、高钻井液的粘度并降低滤失量，根据其分子量大小不同有不同的增粘效果。加量一般0.2%-0.6%，PAC还可用做清洁盐水的增稠剂配制无固相体系。聚阴离子纤维素降滤失机理：分子链上的羟基、醚氧基为吸附基团，这些基团通过与黏土颗粒表面的氧形成氢键或与黏土颗粒断键边缘上的Al3+之间形成配位键使PAC分子吸附在黏土颗粒上，PAC分子中的阴离子基团通过水化使黏土颗粒表面水化膜变厚，黏土颗粒表面的电动电位升高，负电量增加，从而阻止黏土颗粒聚结变大。多个黏土细颗粒与PAC分子通过桥连形成网状结构，也提高了黏土颗粒的聚结稳定性。这些作用都有利于保持钻井液中细颗粒的含量，使形成的泥饼致密降低滤失量。国外生产的Dr

19、isPAC是一种分子量较高的聚阴离子纤维素，不仅能显著减低滤失量，减薄泥饼厚度，而且对泥页岩水化有抑制作用。抗温可达204。我国生产的聚阴离子纤维素其抗盐、抗钙及增粘、降滤失作用都优于CMC。7、PF-PLUSPF-PLUS是以丙烯酸、丙烯酰胺为主体，并引进了羧基而共聚生成的一种高分子聚合物，该产品由于分子中各种官能团的协同作用，在各种复杂地层和不同矿化度、不同温度条件下均能使用。加入钻井液后能调节流型，改进钻井的剪切稀释性有利于携带岩屑、清洗井眼并能抑制泥页岩水化分散，防止地层坍塌。用作聚合物钻井液体系的降滤失剂。（中海油海上钻井常用）8、80A-5180A-51是由丙烯酸、丙烯酰胺单体在特

20、定条件下聚合制成，是一种线性水溶性高分子聚合物。分子量400-700万，阴离子型选择性处理剂。在钻井液中具有增粘、絮凝、改变流型、降滤失等作用。当将其加入到钻井液后，钻井液能保持较小的n值，可以有效地调节流型，具有良好的抗温、抗盐、抗钙、镁能力；作为钻井增粘剂，兼有良好的降失水作用，能有效改善钻井液的流变性能；同时可以抑制页岩分散、抗无机离子污染、降低钻井液滤失量；能达到提高钻速、减少井下复杂事故及降低钻井成本的目的。80A-51不但可适用于低固相不分散聚合物钻井液体系，也可用于分散型钻井液体系。推荐淡水钻井液加量为0.2-0.4%，盐水钻井液加量为0.5-1%。9、聚丙烯酸盐（PAC141、

21、PAC142 、PAC143）聚丙烯酸盐聚合物是具有不同取代基的乙烯基单体及其盐类的共聚物。如：丙烯酸盐、丙烯酰胺，在其高分子链上拥有不同含量的羧基（-COOH）、羧钠基（-COONa）、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羟基(-OH)。产品呈白色粉末，主要用于聚合物钻井液体系。由于各种官能团的协同作用，该类聚合物在各种复杂地层和不同矿化度、不同温度条件下均能发挥其作用。应用较广的有PAC141、PAC142、PAC143。PAC141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钙的四元共聚物。在钻井液中作为增稠剂/包被剂使用；具有较强增粘作用，而且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性；同时还兼具降滤失作

22、用；其抗温能力160-180，抗盐可达饱和。在淡水钻井液加量为0.1-0.4%，盐水钻井液加量为0.5-1%（折合成干粉）。PAC142是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的共聚物。增粘作用小于PAC141，主要用于淡水、海水和饱和盐水钻井液的降滤失剂。加量0.2%-0.4%PAC143是多种乙烯基单体及其盐类聚合而成的水溶性高聚物。用于各种矿化度水基钻井液的降滤失剂，并能抑制泥页岩水化分散。在海水、盐水钻井液中推荐加量0.5-2%10、钻井液用两性离子聚合物强包被剂（FA-367）FA-367是一个分子量很大的水溶性两性离子聚合物，在其丙烯酸主链上带有很多不同的阴离子、阳离子和非离子基团。

23、产品为白色或微黄色粉末，是高分子水溶性聚合物。FA-367常在水基钻井液中作为增稠剂/包被剂使用；或与XY-27（两性离子聚合物降粘剂）和JT-888（两性离子聚合物降滤失剂）一起使用形成两性离子聚合物钻井液体系。FA-367高分子中有阳离子和阴离子等亲水基团。能有效地包被钻屑，防止钻屑和泥页岩水化，防止井壁垮塌，有利于井壁稳定，提高钻井速度，同时还具有抗高温、抗钙镁和抗盐的能力，以及降滤失效果好的特点。适用于淡水、海水和饱和盐水泥浆体系。是一种良好的钻井液用包被剂。其抗温能力160-180，具有很好的抗盐、抗钙能力。可以与常用添加剂和丙烯酸类聚合物一起配合使用。在淡水钻井液加量为0.2-0.

24、4%，盐水钻井液加量为0.7-1.5%（折合成干粉）。11、黄原胶（XC Polymer） 黄原胶（XC）是一种生物聚合物，是黄原菌类作用于碳水化合物生成的高分子链状多糖聚合物。为淡黄色粉末状；是盐水、饱和盐水钻井液的高效增粘剂，经过搅拌可完全溶于水中而形成粘稠的溶液。其通常用途是提高钻井液的粘度和切力；它还广泛用于无固相钻井液、完井液和修井液，能有效的防止地层损害。通常做法是将黄原胶加入水或清洁盐水中形成粘稠的溶液，然后用盐或石灰石粉加重配制而成。用XC处理钻井液的特点是它具有突出的流变性和剪切稀释特性，可有效提高钻井液 YP/PV动塑比，这一特性可以大大提高机械钻速和使钻井液具有更高的井筒

25、清洗效应，XC的抗温能力较低（110-120），井深超过4000m使用效果较差；其一般用量为0.3-0.5%，如需要配置无固相流体体系，用量有试验确定。为防止空气或钻井液中的细菌使其降解需与杀菌剂配合使用。其价格较贵。12、瓜胶（Guar Gum）瓜胶是用瓜尔豆研粉加工得到的产品，呈白色或淡黄色粉末。有较好的增稠和降滤失效果；它还可以直接加入淡水或盐水中，形成粘稠的溶液，然后用盐或石灰石粉加重配制成无固相钻井液、完井液和修井液，以有效的防止地层损害。其通常加量为0.4-0.7%。13、羟丙基瓜胶（HP-Guar Gum）羟丙基瓜尔胶是天然瓜尔胶的衍生物，是由瓜尔胶粉经化学改性后得到的，具有许多

26、优异特性，水不溶物及残渣均较瓜尔胶原粉有较大幅度的降低，应用范围广泛。用于油田水基压裂液及泥浆添加剂，能有效地减少对地层的污染，且具有增粘效果显著，抗高温性能好、稳定性强，携沙能力强，交联性能好，残渣低等优点。钻井液中其通常加量为0.4-0.7%。14、SP-IISP-II是一种阳离子聚合物钻井液的增稠剂/包被剂，也可以作为其他钻井液体系的页岩稳定剂使用，可以提高钻井液的粘度；同时具有良好的井壁稳定、防止油气层损害和提高机械钻速的效能。他是一种白色至淡黄色粉末。其在淡水钻井液加量为0.4-0.6%，盐水钻井液加量为0.6-0.8%。五、降滤失剂有机降失水剂的降失水作用是由于它在粘土颗粒表面形成

27、吸附水化层，使粘土不容易聚结形成大颗粒；二是高分子化合物的护胶作用；三是聚合物溶液提高了钻井液的液相粘度；四是有些聚合物可与钻井液中的一些离子形成细小的沉淀物起堵塞泥饼的孔隙作用。1、低粘羧甲基纤维素（CMC-LV）羧甲基纤维素是由天然纤维素制成的，简称CMC。CMC在钻井液中应用广泛，作用主要有降低泥浆滤失量，增粘，复杂地层及海洋石油钻探等。羧甲基纤维素钠盐在钻井液中主要作增粘降滤失剂，羧甲基纤维素钠盐长分子链能与多个粘土颗粒吸附，能增大泥饼的胶结性，能抑制页岩水化膨胀和巩固井壁。羧甲基纤维素钠盐的水溶液具有很多优良的性质和化学稳定性，不易腐蚀变质，对生理安全无害，具有悬浮作用和稳定的乳化作

28、用，良好的粘结性和抗盐能力。对油和有机溶剂稳定性好。低粘羧甲基纤维素钠盐（CMC-LV）是一种白色棉花状毛绒物，CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离子。其分子链上的羟基和醚氧基 为吸附基团，而羧钠基为水化基团。羟基和醚氧基通过与粘土颗粒表面上的氧形成氢键或与粘土颗粒断键边缘上的Al3+之间形成配位键使CMC能吸附在粘土上；而多个羧钠基通过水化使粘土颗粒表面水化膜变厚，粘土颗粒表面电动电位的绝对值升高，负电量增加，从而阻止粘土颗粒之间因碰撞而聚结成大颗粒(护胶作用)，并且多个粘土细颗粒会同时吸附在CMC的一条分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了粘土颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻

29、井液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。低粘度高取代度的CMC适用于密度大的泥浆，具有较高的失水控制能力，高效的降滤失效果，在较低的加量下，就可以把失水控制在较低的水平，而不影响泥浆的其他性能；耐温性能较好，抗盐性能优越，特别适用于海上钻井和深井的要求。泥浆中加入CMC-LV能使井壁形成薄而坚韧，渗透性低的滤饼，使失水量降低；能使泥浆具有较低的初切力，泥浆易于放出裹在里面的气体；含有CMC的泥浆，很少受霉菌影响，因此，毋须维持很高的PH值，也不必使用防腐剂； CMC-LV热稳定性良好，即使温度在150以上仍能降低失水（效果随温度上升逐步降低）。其通常在泥浆中加量为0.2-0.5%。2、

30、改性淀粉淀粉的降失水作用是由它的分子结构特点决定的。直链淀粉易吸水膨胀，形成类似于海绵的囊状物，。因此淀粉的降滤失机理一方面是它吸收水分，减少了钻井液中的自由水；另一方面是形成的囊状物可以进入泥饼的缝隙中，堵塞水的通路，进一步降低泥饼的渗透率。改性淀粉是淀粉在一定条件下与其它含有不同官能团的有机物反应后制得的。商业产品为白色或淡黄色粉末，阳离子改性淀粉是在淀粉分子链上引入阳离子基团可以提高其抗温能力。该产品在海上油田钻井的PEM、PEC泥浆体系经常使用。其抗温性能为110-120，其通常加量为1-2%。3、磺甲基酚醛树脂（抗高温降失水剂SMP-n）磺甲基酚醛树脂是将苯酚、甲醛、和亚硫酸钠在一定

31、条件下发生缩合和磺化反应得到的产物。结构式如下：分1型产品（SMP-1）、2型产品（SMP-2）和3型产品（SMP-3），磺甲基酚醛树脂由于其分子由亚甲基桥和苯环组成及C-S键构成，不易降解，又由于含有强亲水基磺甲基（-CH2SO3-），且磺化度高，所以亲水性很强，不易去水化，不易解吸附，受高温影响小，故热稳定性强。试验表明，在200-220甚至更高温度下，不会发生明显降解。而且抗盐析能力强。SMP-1可溶于Cl-含量为10-12万mg/L或Ca2+、Mg2+总含量2000mg/l的盐水中。SMP-2、SMP-3可溶于饱和盐水。SMP-1与磺甲基褐煤（SMC）复配使用降滤失作用更好。原因是实验

32、发现与SMC复配后，SMP-1在黏土表面的吸附量可增加5-6倍，从而使黏土颗粒表面的电位明显增大，水化膜明显增厚，致使处理剂护胶能力增强，泥饼的渗透率和滤失量降低。SMP-1几乎可与所有处理剂配伍。通过SMP-1与SMC复配可以将盐水钻井液、聚合物钻井液等十分方便的转变为抗盐、抗温的深井钻井液体系。SMP-1用于淡水、盐水体系，抗温能力约为160；SMP-2用于高浓度盐水体系，抗温能力为约为180，SMP-3用于饱和盐水体系，抗温能力更高。通常在钻井液中加量为2-5%。4、磺化褐煤树脂（SPNH）磺化褐煤树脂是褐煤与酚醛树脂通过缩合反应，并采用接枝磺化制得的产品。为了提高产品的抗盐、抗钙及抗温

33、能力，在缩合反应过程中还加入了一些聚合物单体和无机盐，进行接枝和交连。使其分子链上含有羟基、羰基、亚甲基、磺酸基、羧基和腈基多种官能团。该产品的抗盐、抗钙、抗温能力与国外产品相似。它除了有降滤失作用外还有一定降粘作用。国外常用的同类产品是Resinex，它易溶于水，与其它处理剂有很好的相容性。抗温能力达到230，抗盐1.1105mg/l，抗钙 2000mg/l。磺化褐煤树脂是一种棕色至黑色的粉末，它是一种抗高温的降滤失剂，加入钻井液后不仅可以有效的降低钻井液失水并形成高质量的泥饼，而且在高温井下也能长时间和钻进很长的进尺后保持钻井液性能的稳定；SPNH与KPAM、磺化丹宁（SMT）、磺甲基褐煤

34、（SMC）、和SMP-n具有较好的配伍性，也适用于盐水泥浆、欠饱和盐水泥浆和饱和盐水泥浆。磺化褐煤树脂温能力为约为180。该处理剂降滤失的同时并不会增加钻井液的粘度，所以特别适用于在高密度深井钻井液中使用。其在淡水钻井液加量为1-2%，盐水钻井液加量为2-4%。5、磺甲基褐煤磺甲基褐煤，又名磺化腐植酸。褐色至黑色自由流动粉末或颗粒，易溶于水，水溶液呈碱性。是一种钻井液降滤失量剂，又具有降粘效应；SMC与SPNH和SMP-1（SMP-2、SMP-3）配合使用形成磺酸盐钻井液，用于深井可超深井钻井；它可以用于淡水钻井液，还可以用于盐水（最高至饱和盐水）钻井液。其抗温能力为160以上，通常在钻井液中

35、加量2-3%。6、聚丙烯腈铵盐（NH4-HPAN）水解聚丙烯腈铵盐（NH4-HPAN）是由腈纶丝高温（180）高压下水解制得，为黄褐色粉末，是一种钻井液用降滤失剂；含有-COOH、-COONH4、-CONH2、-CN等基团，分子量在1000050000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流变性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力；由于NH4在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果。作为用途广泛的钻井液处理剂，其特点是成品易分散于泥浆中，配伍性好，可以直接应用于各种水基钻井液体系中, 与多种处理剂有良好的相容性。具有热稳定性能好、抗温能力强、调节泥浆流变性能、抑制粘土水

36、化分散、降失水效果好等性能，并具有一定的抗盐、钙污染能力和较好的防粘卡效果。聚丙烯腈铵盐（NH4-HPAN）可以直接应用于各种水基钻井液体系中，用作降滤失剂、防塌剂、兼有降粘作用。与聚丙烯钾盐共同使用可以增强降粘的作用，能与多种处理剂可配合使用，淡水钻井液推荐加量为0.3-0.8%，盐水钻井液推荐加量为1-2 %。（实际使用中高温泥浆中容易起泡，且PH值大于9时容易挥发出氨气，4000m以后慎用）7、聚丙烯腈钾盐（K-HPAN） 聚丙烯腈钾盐是以聚丙烯腈为主要原料，经氢氧化钾水解而得，分子中含有酰胺基、腈基和羧基。水解聚丙烯腈钾盐（K-HPAN）为用途广泛的钻井液处理剂，其特点是游离钾离子含量

37、高，不增粘、抗盐、耐高温。成品易分散于泥浆中，配伍性好；主要功能是通过钾离子交换对粘土水化有强抑制性，防塌效果好，用于控制含低盐量的钻井液降低滤失量；可有效地改善钻井液的流变性能，减小摩阻，提高钻速，降低钻井成本。适用于控制含低盐量钻井液的滤失量，可有效地改善钻井液的流变性能，降低钻井成本。其在淡水钻井液推荐加量为0.5%，盐水钻井液推荐加量为1.5%。8、钻井液用高温抗盐降滤失剂SPNCSPNC一种油田钻井液的降滤失剂，其主要成分是聚丙烯腈铵盐28-48.8、木质素粘合剂25-58.8、尿素5.3-11.0、含镁的碳酸钙4.3-10.3和丙烯酸盐的共聚物80A51 0-4.9；按配比将原料混

38、合均匀，制得的粉末状产品；木质素粘合剂来自工业造纸废液，按照木质素含量，木质素与无水亚硫酸钠摩尔比为1:1，135-145 ，反应1.5-2.5小时，喷雾干燥成粉；聚丙烯腈铵盐来自纺织厂的废料，废料与氯化铵摩尔比为1：2，升高温度至180-200，压力19-20Kg/cm2，10小时，制成聚丙烯腈铵盐液体，喷雾干燥，制得固体聚丙烯腈铵盐。SPNC加入泥浆中能较好的保持泥浆流变性，高温抗盐，降失水能力高，保护油气层防塌，抑制页岩分散，降低钻井液滤失量，调节流型以保护油层不受泥浆的污染；具有携带钻屑及使泥饼致密的作用，抗无机离子污染，提高钻速，减少井下复杂情况出现的机会，延长油井寿命。（实际使用中

39、高温泥浆中容易起泡，且PH值大于9时容易挥发出氨气）9、磺化酚腐植酸铬（PSC-1、PSC-2）磺化酚腐植酸铬（PSC-1、PSC-2）是磺化褐煤(SMC)与磺化酚醛树脂(SMP)的接枝改性产品，它实际上是SMC与SMP的换代产品，同时根据配方的改变，可得到不同抗盐能力的系列产品，该产品抗温200，能有效的控制高温下和高温后的泥浆粘度，并具有抗盐降失水能力，对钾基泥浆有特殊的稀释效果，又可成为良好的钾盐泥浆稀释剂，在玉门油田应用15口井效果良好，见到明显的经济效益，现正在玉门、青海、新疆等油田推广应用。其推荐使用量为2-4%。10、腐植酸钾腐植酸钾是一种高分子非均一芳香族羟基羧酸盐，由氢氧化钾

40、与提取风化煤中腐植酸进行化学反应后的产物。外观有两种形态，分为黑色粉末状或圆颗粒状，溶于水，呈碱性，含有羧基、酚羧基和醌基等多种活性基团。具有离子交换、吸附、络合、螯和、絮凝、分散、粘结等多种功能。具有优良的生物生理活性。因为邻位双酚基官能团可与粘土强烈吸附，又有羧基的强水化作用，使腐植酸钾既有降失水作用，以兼有稀释作用。同时由于k离子引入，能改变井壁附近泥岩、页岩中粘土的性质，致使呈现较好的水化惰性。因此，KHm有好的防塌效果。另外，KHm中抗高温基团的存在，呈现出好的耐温性能。适用于淡水钻井液，抗高温180，一般用量13 % 。11、两性离子降失水剂（JT-888）两性离子聚合物降失水剂J

41、T888是由丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯磺酸钠和阳离子单体共聚而成的一种新型的两性复合离子型聚合物类钻井液处理剂，由多种阳离子基团、阴离子基团、非离子基团共聚而成的一种低分子量有机聚合物。其分子链上含有多种稳定的吸附基和水化基团，分子主链以“CC”链 相连，其分子链中各基团设计搭配合理，比例协调，使之既能很好地吸附、水化，降低滤失量，又能对钻屑保持强抑制，防止其造浆，因其分子链中含有大量抗温抗盐钙基团，因而它又具有很好的抗温抗盐钙功能，因其分子量低，抑制性强，故在钻井液中无增粘，增大泵压，降低水马力的弊病。能有效控制页岩与钻屑的水化、膨胀、分散，稳定井壁。具有抗盐、钙和很强的抑制性，抗盐钙可达饱和，

42、对井壁稳定防止地层伤害，保护油气资源起到很好的促进作用。是一种性能优良、用途广泛的钻井液降失水剂。 JT888主要用于低固相不分散水基钻井液的不增粘降滤失剂，还有较好的包被、抑制和剪切稀释特性。且具有抗温抗盐和高价金属离子的能力，可适用于淡水、海水、饱和盐水钻井液体系。是低固相聚合物钻井液，盐水和盐水钻井液之理想的降失水剂。该产品配伍性好，可与FA系列、X40系列组成具有降滤失、增粘作用的淡水、海水和饱和盐水泥浆体系。其水溶性很好，可直接以粉剂投加。具有很好的抗高温性能，在180时其粘度和滤失性衰减较小。加量一般为0.3-0.5%。12、六、页岩抑制剂1、聚合醇聚合醇是一种典型的高分子聚醚型表

43、面活性剂，是很好的页岩稳定剂，具有很强的抑制性与封堵作用，能有效地稳定井壁。润滑性能好，在钻井液中能有效地提高钻井液的润滑性；聚合醇能有效降低钻井液的表面张力，对油气层损害程度低渗透率恢复值可达85%以上；聚合醇毒性很低，易生物降解，属于环境友好型。我国生产的聚合醇JLX为低分子嵌段共聚物。分子中聚氧乙烯基部分是亲水基，聚氧丙烯基部分是因带有甲基而具有憎水性为疏水基。该聚合物常温下易溶于水，但其溶解度随温度升高而下降，升到某一温度时会形成浊状液，该温度称为浊点。温度降到浊点以下，又完全溶解。由于聚合醇具有这种特点，因而当井底温度高于聚合醇浊点时，聚合醇发生相分离，封堵泥页岩的孔喉，阻止钻井液滤

44、液进入地层，另外，聚合醇吸附在泥页岩表面（吸附量随温度升高而增加）形成涂层，从而阻止泥页岩水化膨胀和分散。这些都起到稳定井壁的作用。聚合醇的浊点与其分子结构有关，在相同浓度下，聚合醇聚氧乙烯链越长其水溶液浊点越高。这主要是因为聚氧乙烯链可与水分子形成氢键，链越长形成的氢键数目越多，破坏这些氢键所需能量就越大，即需要较高温度才能完全破坏表面活性剂与水分子之间的作用。另外随着聚合醇的加量增大，聚合醇浊点先降后升；钻井液的盐含量增加，聚合醇的浊点会降低。现场使用时，为了获得更好的稳定井壁效果，聚合醇分子不能太大，以便使其能进入泥页岩孔喉中，并且其浊点应与井底温度一致。当井壁不稳定地层处于不同深度的裸

45、眼井段时，应选用与井壁不稳定地层温度相匹配的多种浊点的聚合醇的混合物。2、小阳离子小阳离子化学名称为环氧丙基三甲基氯化铵，结构式为：小阳离子是一种泥页岩抑制剂，抑制岩屑分散的效果明显高于KCl。能和其它处理剂相容。小阳离子抑制岩屑分散的机理主要有以下几点：小阳离子是阳离子表面活性剂，靠静电作用吸附在岩屑表面，表面吸附的小阳离子的疏水基可形成疏水层，阻止水进入岩屑粒子内部，与岩屑层间可交换阳离子发生离子交换作用进入岩屑晶层间。层间吸附的小阳离子靠静电作用拉紧层片，这些作用可有效抑制岩屑水化膨胀和分散。小阳离子所带的正电荷可以中和岩屑带的负电荷，削弱了岩屑层间的静电排斥作用，从而降低岩屑的分散趋势

46、。小阳离子作抑制剂比KCL优越之处，是钻屑吸附小阳离子后表面具有一定疏水性，因此不易黏附在亲水性的钻具表面，具有明显的防泥包作用。小阳离子具有一定杀菌作用，可防止淀粉类处理剂生物降解。3、甲酸钾（HCOOK）甲酸钾是一种最简单的脂肪酸盐，易溶于水，甲酸钾水溶液最高密度为1.598g/cm3,可生物降解对水生动物基本无毒害,是一种环保型处理剂。与常用聚合物如XC、聚阴离子纤维素有良好的配伍性。而且能提高XC、改性淀粉的抗温能力。在甲酸盐钻井液中，使用低、较低、超低分子量的PAC复配比使用单一较高分子量的PAC作降滤失剂具有更好的高温稳定性和流变性。甲酸钾是一种页岩稳定剂，其机理为：滤液粘度较高，

47、增大了滤液流向页岩层内的流动阻力；钻井液在页岩表面形成一种薄膜，而且滤液的活度低，从而减少滤液向页岩中渗透，这些都降低了页岩的水化作用，起到稳定页岩的作用。4、MMH正电胶正电胶从组成上讲是混合金属氢氧化物。化合物中含有各种不同的二价或三价金属。从结构上看与水镁石晶片结构类似。水镁石基本结构单元是镁氧八面体，八面体中心是Mg2+，六个顶点是OH-。相邻八面体通过镁离子共用OH-构成水镁石晶层。水镁石晶片是三八面体结构，晶片本身是电中性的。MMH的晶体结构与水镁石不同之处是八面体中的Mg2+有一部分被Al3+等高价阳离子取代。因此MMH晶层表面带有正电荷。正电胶可以提高钻井液的剪切稀释性，并用做

48、页岩抑制剂。其作用机理为：正电胶加入钻井液后，由于胶粒表面带有高密度的正电荷，对极性水分子产生极化作用，使水分子在胶粒周围形成一个稳固的水化膜，水化膜外沿显正电性。黏土胶粒和正电胶胶粒情况相反，只是水化膜外沿显负电性。两种带有强化水化膜胶粒靠近时，首先接触的是水化膜外沿，由于电性相反水化膜相吸，形成贯通的极化水链，使两种胶粒连在一起形成MMH-水-黏土复合体。两种胶粒之间由于有极化水链存在，不可能靠得很近只能保持一定距离。（如图）这样在体系内就会形成由正、负胶粒和极性水链构成的网状结构。实验表明，静止时这种结构强度增强，表现为动切力较高。但极化水链在剪切作用下很容易被破坏，而且极化水链结构破坏和形成都很快。这点对泥浆非常重要。钻井过程中由于外界因素造成突然停钻，钻井液在静止的瞬间能立即形成结构悬浮住岩屑，从而可以避免一些井下复杂情况。而当开泵时，钻具轻微扰动便可使结构破坏，所以不会产生开泵困难和过大压力激动。所以正电