水基钻井液.ppt

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1、水基钻井液水基钻井液2 2分散剂分散剂丹宁、褐煤、丹宁、褐煤、CMCCMC、NaOHNaOH等。等。3 3分散钻井液特点分散钻井液特点（1 1）所用药品多为分散剂）所用药品多为分散剂（2 2）矿化度低）矿化度低 NaCl1%Ca NaCl1%Ca2+2+120ppm0.5Pa0.5Pa0.5Pa0.5Pa）为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范围。围。围。围。注意降低泥饼摩擦系数（可加注意降低泥饼摩擦系数（可加注意降低泥饼摩擦系数（可加注意降低泥饼摩擦系数（

2、可加SMPSMPSMPSMP或表面活性剂）或表面活性剂）或表面活性剂）或表面活性剂）3.3.3.3.降密度降密度降密度降密度方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。比重1.301.311.60 1.612.00 2.012.30搬含2.01.81.6 劣土劣土劣土劣土 砂，重晶石。（对粒度影响不同）砂，重晶石。（对粒度影响不同）砂，重晶石。（对粒度影响不同）砂，重晶石。（对粒度影响不同）3.3.3.3.粒度分布的影响粒度分布的影响粒度分布的影响粒度分布的影响 塑粘大小主要由小于塑粘大小主要由小于塑粘

3、大小主要由小于塑粘大小主要由小于1um1um1um1um粒子浓度来决定，如果亚微米粒子粒子浓度来决定，如果亚微米粒子粒子浓度来决定，如果亚微米粒子粒子浓度来决定，如果亚微米粒子浓度愈大，因此，使用分散泥浆和不分散泥浆体系将会得到不浓度愈大，因此，使用分散泥浆和不分散泥浆体系将会得到不浓度愈大，因此，使用分散泥浆和不分散泥浆体系将会得到不浓度愈大，因此，使用分散泥浆和不分散泥浆体系将会得到不同的钻速。同的钻速。同的钻速。同的钻速。机理分析：机理分析：机理分析：机理分析：亚微米粒子易卡住或封闭井底裂缝使瞬时失水降低，同时亚微米粒子易卡住或封闭井底裂缝使瞬时失水降低，同时亚微米粒子易卡住或封闭井底裂

4、缝使瞬时失水降低，同时亚微米粒子易卡住或封闭井底裂缝使瞬时失水降低，同时亚微粒子造成粘度上升。亚微粒子造成粘度上升。亚微粒子造成粘度上升。亚微粒子造成粘度上升。结论：泥浆中的固相含量增加钻速降低，同时固含增加。泥浆的密度和粘度增加。失水量随之改变，从而使钻速降低。故泥浆固相含量是影响钻速最主要因素。二、聚合物处理剂及作用（一）高聚物絮凝剂（一）高聚物絮凝剂1.1.1.1.完全絮凝剂完全絮凝剂完全絮凝剂完全絮凝剂 絮凝所有的固相。絮凝所有的固相。絮凝所有的固相。絮凝所有的固相。2.2.2.2.选择性絮凝剂选择性絮凝剂选择性絮凝剂选择性絮凝剂 是絮凝钻屑和劣土，不絮凝搬土。是絮凝钻屑和劣土，不絮凝

5、搬土。是絮凝钻屑和劣土，不絮凝搬土。是絮凝钻屑和劣土，不絮凝搬土。（二）高聚物絮凝剂的结构和性质（二）高聚物絮凝剂的结构和性质1.1.1.1.醋酸乙烯脂醋酸乙烯脂醋酸乙烯脂醋酸乙烯脂-顺丁烯二酸酐共聚物（顺丁烯二酸酐共聚物（顺丁烯二酸酐共聚物（顺丁烯二酸酐共聚物（VAMVAMVAMVAM）2.2.2.2.聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAMPAMPAM）3.3.3.3.水解聚丙烯酰胺（水解聚丙烯酰胺（水解聚丙烯酰胺（水解聚丙烯酰胺（PHPPHPPHPPHP）（1 1 1 1）水解反应）水解反应）水解反应）水解反应（2 2 2 2）水解度）水解度）水解度）水解度3.PHP

6、3.PHP3.PHP3.PHP、PAMPAMPAMPAM的性质。的性质。的性质。的性质。（1 1 1 1）水溶性）水溶性）水溶性）水溶性 水溶性愈差。水溶性愈差。水溶性愈差。水溶性愈差。PHP PHP PHP PHP的水溶性优于的水溶性优于的水溶性优于的水溶性优于PAMPAMPAMPAM（2 2 2 2）粘滞性）粘滞性）粘滞性）粘滞性 a.a.a.a.分子量愈大，粘度愈大。分子量愈大，粘度愈大。分子量愈大，粘度愈大。分子量愈大，粘度愈大。b.b.b.b.水解度愈大，粘度愈大。水解度愈大，粘度愈大。水解度愈大，粘度愈大。水解度愈大，粘度愈大。c.c.c.c.温度温度温度温度 粘度粘度粘度粘度（3

7、 3 3 3）交联）交联）交联）交联（4 4 4 4）抗温可达）抗温可达）抗温可达）抗温可达200200200200（5 5 5 5）PH=8PH=8PH=8PH=8时絮凝效果最佳（时絮凝效果最佳（时絮凝效果最佳（时絮凝效果最佳（PH10PH10PH10PH10时，时，时，时，PHPPHPPHPPHP继续水解）继续水解）继续水解）继续水解）（6 6 6 6）抗盐抗钙能力）抗盐抗钙能力）抗盐抗钙能力）抗盐抗钙能力 PHPPHPPHPPHP抗抗抗抗CaCaCaCa2+2+2+2+200200200200转化为完全絮凝剂转化为完全絮凝剂转化为完全絮凝剂转化为完全絮凝剂)抗抗抗抗ClClClCl-20

8、00PPm2000PPm2000PPm2000PPm（三）聚合物处理剂的作用（三）聚合物处理剂的作用1 1 1 1絮凝作用絮凝作用絮凝作用絮凝作用(1)(1)(1)(1)絮凝机理：絮凝机理：絮凝机理：絮凝机理：吸附：吸附：吸附：吸附：PHPPHPPHPPHP分子中的分子中的分子中的分子中的-CONH2-CONH2-CONH2-CONH2与粘土表面的氧形成与粘土表面的氧形成与粘土表面的氧形成与粘土表面的氧形成氢键发生多点吸附。氢键发生多点吸附。氢键发生多点吸附。氢键发生多点吸附。桥联：分子链共同吸附粘土颗粒桥联一起。桥联：分子链共同吸附粘土颗粒桥联一起。桥联：分子链共同吸附粘土颗粒桥联一起。桥联

9、：分子链共同吸附粘土颗粒桥联一起。网络：每条分子链之间通过粒子而缠绕，形成网络：每条分子链之间通过粒子而缠绕，形成网络：每条分子链之间通过粒子而缠绕，形成网络：每条分子链之间通过粒子而缠绕，形成网络，土粒和长链分子的电荷密度，水化减弱，网络，土粒和长链分子的电荷密度，水化减弱，网络，土粒和长链分子的电荷密度，水化减弱，网络，土粒和长链分子的电荷密度，水化减弱，彼此吸附强彼此吸附强彼此吸附强彼此吸附强-脱水收缩。脱水收缩。脱水收缩。脱水收缩。絮凝沉降，粒子在重力作用下沉降。絮凝沉降，粒子在重力作用下沉降。絮凝沉降，粒子在重力作用下沉降。絮凝沉降，粒子在重力作用下沉降。(2)(2)(2)(2)影响

10、因素影响因素影响因素影响因素分子量分子量分子量分子量 目前国内使用的目前国内使用的目前国内使用的目前国内使用的=300=300=300=300600600600600万万万万水解度水解度水解度水解度 H=30%H=30%H=30%H=30%效果最佳效果最佳效果最佳效果最佳絮凝剂浓度絮凝剂浓度絮凝剂浓度絮凝剂浓度 小于临界浓度小于临界浓度小于临界浓度小于临界浓度PHPHPHPH值值值值 PH=7 PH=7 PH=7 PH=78.58.58.58.5时（此时时（此时时（此时时（此时H=30%H=30%H=30%H=30%）PHPPHPPHPPHP的絮凝效果最佳。的絮凝效果最佳。的絮凝效果最佳。的絮

11、凝效果最佳。分散剂分散剂分散剂分散剂 分散剂抵消分散剂抵消分散剂抵消分散剂抵消PHPPHPPHPPHP的絮凝效果的絮凝效果的絮凝效果的絮凝效果 电解质电解质电解质电解质 电解质加入，如电解质加入，如电解质加入，如电解质加入，如CaClCaClCaClCaCl2 2 2 2 、NaClNaClNaClNaCl等加入，使等加入，使等加入，使等加入，使PHPPHPPHPPHP成成成成为完全絮凝剂。为完全絮凝剂。为完全絮凝剂。为完全絮凝剂。使用不分散低固相钻遇石膏层时。要加适量纯碱使用不分散低固相钻遇石膏层时。要加适量纯碱使用不分散低固相钻遇石膏层时。要加适量纯碱使用不分散低固相钻遇石膏层时。要加适量

12、纯碱处理。处理。处理。处理。(3)(3)(3)(3)为什么为什么为什么为什么PHPPHPPHPPHP会有选择絮凝的性质会有选择絮凝的性质会有选择絮凝的性质会有选择絮凝的性质 这主要是因为这主要是因为这主要是因为这主要是因为PHPPHPPHPPHP分子链上的分子链上的分子链上的分子链上的-COO-COO-COO-COO-与搬土表面上与搬土表面上与搬土表面上与搬土表面上的静电斥力，以及搬土表面上的水化膜厚等，因此的静电斥力，以及搬土表面上的水化膜厚等，因此的静电斥力，以及搬土表面上的水化膜厚等，因此的静电斥力，以及搬土表面上的水化膜厚等，因此PHPPHPPHPPHP在粘土颗粒表面上的吸附能力降低，

13、但在粘土颗粒表面上的吸附能力降低，但在粘土颗粒表面上的吸附能力降低，但在粘土颗粒表面上的吸附能力降低，但PHPPHPPHPPHP与钻与钻与钻与钻屑和其它劣土间没有这种排斥效应，所以屑和其它劣土间没有这种排斥效应，所以屑和其它劣土间没有这种排斥效应，所以屑和其它劣土间没有这种排斥效应，所以PHPPHPPHPPHP是絮凝是絮凝是絮凝是絮凝劣土而不絮凝搬土。劣土而不絮凝搬土。劣土而不絮凝搬土。劣土而不絮凝搬土。2.2.2.2.包被作用包被作用包被作用包被作用 3.3.3.3.防塌作用防塌作用防塌作用防塌作用 PAM PAM PAM PAM和和和和PHPPHPPHPPHP具有一定的防塌作用，（这是与淡

14、水具有一定的防塌作用，（这是与淡水具有一定的防塌作用，（这是与淡水具有一定的防塌作用，（这是与淡水相比较而言）它的防塌机理有这些相比较而言）它的防塌机理有这些相比较而言）它的防塌机理有这些相比较而言）它的防塌机理有这些:(1)(1)(1)(1)长链高分子横过泥页岩井壁的微裂缝，在井壁长链高分子横过泥页岩井壁的微裂缝，在井壁长链高分子横过泥页岩井壁的微裂缝，在井壁长链高分子横过泥页岩井壁的微裂缝，在井壁上多点吸附，阻止泥页岩的剥落，由于上多点吸附，阻止泥页岩的剥落，由于上多点吸附，阻止泥页岩的剥落，由于上多点吸附，阻止泥页岩的剥落，由于PHPPHPPHPPHP分子链分子链分子链分子链伸展，因此分

15、子链卷曲的伸展，因此分子链卷曲的伸展，因此分子链卷曲的伸展，因此分子链卷曲的PAMPAMPAMPAM防塌能力强。防塌能力强。防塌能力强。防塌能力强。(2)(2)(2)(2)在井壁上形成吸附膜，增大滤液流动阻力和减在井壁上形成吸附膜，增大滤液流动阻力和减在井壁上形成吸附膜，增大滤液流动阻力和减在井壁上形成吸附膜，增大滤液流动阻力和减小滤矢量。小滤矢量。小滤矢量。小滤矢量。4.4.4.4.剪切稀释紊流减阻剪切稀释紊流减阻剪切稀释紊流减阻剪切稀释紊流减阻 聚丙烯酰胺是一种紊流减阻剂，把它加入在清水聚丙烯酰胺是一种紊流减阻剂，把它加入在清水聚丙烯酰胺是一种紊流减阻剂，把它加入在清水聚丙烯酰胺是一种紊流

16、减阻剂，把它加入在清水中，可在不改变排量情况下降低泵压。当中，可在不改变排量情况下降低泵压。当中，可在不改变排量情况下降低泵压。当中，可在不改变排量情况下降低泵压。当PAMPAMPAMPAM和和和和PHPPHPPHPPHP在溶液具有剪切稀释性。在溶液具有剪切稀释性。在溶液具有剪切稀释性。在溶液具有剪切稀释性。紊流减阻的机理几种看法：紊流减阻的机理几种看法：紊流减阻的机理几种看法：紊流减阻的机理几种看法：（1 1 1 1）由于机械干扰使紊流运动时消耗让能量减少、）由于机械干扰使紊流运动时消耗让能量减少、）由于机械干扰使紊流运动时消耗让能量减少、）由于机械干扰使紊流运动时消耗让能量减少、泵压降低，

17、吸附产生褐煤的能量泵压降低，吸附产生褐煤的能量泵压降低，吸附产生褐煤的能量泵压降低，吸附产生褐煤的能量（2 2 2 2）聚合物溶液中的有将能量吸附储存于聚合物）聚合物溶液中的有将能量吸附储存于聚合物）聚合物溶液中的有将能量吸附储存于聚合物）聚合物溶液中的有将能量吸附储存于聚合物分子中的趋势不会发展在干扰中。分子中的趋势不会发展在干扰中。分子中的趋势不会发展在干扰中。分子中的趋势不会发展在干扰中。三、无固相钻井液（聚合物清水）(一一)聚合物清水使用条件聚合物清水使用条件1.1.1.1.所钻井段无高压油气层所钻井段无高压油气层所钻井段无高压油气层所钻井段无高压油气层2.2.2.2.所钻井段无力学稳

18、定而需要用高比重泥浆来克服所钻井段无力学稳定而需要用高比重泥浆来克服所钻井段无力学稳定而需要用高比重泥浆来克服所钻井段无力学稳定而需要用高比重泥浆来克服井塌地层。井塌地层。井塌地层。井塌地层。(二二)聚合物清水钻井工艺聚合物清水钻井工艺1.1.1.1.对于井壁稳定的地层，可以絮凝为主，尽可能降对于井壁稳定的地层，可以絮凝为主，尽可能降对于井壁稳定的地层，可以絮凝为主，尽可能降对于井壁稳定的地层，可以絮凝为主，尽可能降低比重，最大限度提高钻速。简单工艺如下：低比重，最大限度提高钻速。简单工艺如下：低比重，最大限度提高钻速。简单工艺如下：低比重，最大限度提高钻速。简单工艺如下：(1)(1)(1)(

19、1)使用使用使用使用PAM=50PAM=50PAM=50PAM=50100PPm.100PPm.100PPm.100PPm.或者使用或者使用或者使用或者使用PAP=10PAP=10PAP=10PAP=1030PPm30PPm30PPm30PPm。H=30%H=30%H=30%H=30%，即可将所有钻屑全部絮凝，保证，即可将所有钻屑全部絮凝，保证，即可将所有钻屑全部絮凝，保证，即可将所有钻屑全部絮凝，保证r=1.01r=1.01r=1.01r=1.01(2)(2)(2)(2)采用振动筛和沉砂池除砂采用振动筛和沉砂池除砂采用振动筛和沉砂池除砂采用振动筛和沉砂池除砂2.2.对于易发生井塌的地层对于易

20、发生井塌的地层(1)(1)在振动筛后加入在振动筛后加入PAM=50PAM=50100PPm100PPm，同时，同时加入加入CaClCaCl2 2和和KClKCl抑制钻屑分散。抑制钻屑分散。(2)(2)在入口处加入在入口处加入PHP=50PHP=50100PPm100PPm，H=30%H=30%让井浆内保持高浓度让井浆内保持高浓度PHPPHP溶液。以利于井壁溶液。以利于井壁上形成保护膜巩固井壁。上形成保护膜巩固井壁。(3)(3)大于大于2020秒，沉砂池不能有效沉砂，因此秒，沉砂池不能有效沉砂，因此应考虑使用除砂器和除泥器。应考虑使用除砂器和除泥器。(三三三三)防卡措施防卡措施防卡措施防卡措施

21、1.1.1.1.保证双泵循环保证双泵循环保证双泵循环保证双泵循环 2.2.2.2.起钻前循环两周以上起钻前循环两周以上起钻前循环两周以上起钻前循环两周以上 3.3.3.3.接单根动作要快接单根动作要快接单根动作要快接单根动作要快 4.4.4.4.断钻具后，打捞对准落穴。循环两周方能起钻。断钻具后，打捞对准落穴。循环两周方能起钻。断钻具后，打捞对准落穴。循环两周方能起钻。断钻具后，打捞对准落穴。循环两周方能起钻。(四四四四)转化工作转化工作转化工作转化工作 1.1.1.1.转化时机转化时机转化时机转化时机 (1)(1)(1)(1)井内垮塌物较多、需要长段划眼。影响正常钻井时。井内垮塌物较多、需要

22、长段划眼。影响正常钻井时。井内垮塌物较多、需要长段划眼。影响正常钻井时。井内垮塌物较多、需要长段划眼。影响正常钻井时。(2)(2)(2)(2)即将钻遇高压地层即将钻遇高压地层即将钻遇高压地层即将钻遇高压地层 (3)(3)(3)(3)已钻达下套管井深时已钻达下套管井深时已钻达下套管井深时已钻达下套管井深时 2.2.2.2.转化工艺转化工艺转化工艺转化工艺 (1)(1)(1)(1)加入预水化搬土与井上加入预水化搬土与井上加入预水化搬土与井上加入预水化搬土与井上PHPPHPPHPPHP溶液按一定比例相混。溶液按一定比例相混。溶液按一定比例相混。溶液按一定比例相混。(2)(2)(2)(2)在溶液中在溶

23、液中在溶液中在溶液中Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+含量高时要加碱处理。含量高时要加碱处理。含量高时要加碱处理。含量高时要加碱处理。四、两性复合离子聚合物泥浆 FA367 FA367复合离子强包被剂复合离子强包被剂 组成组成 XY-27 XY-27抑制型稀释剂抑制型稀释剂 LS-LS-惰性降失水剂惰性降失水剂 1.FA367 1.FA367是由多种阴阳离子，非离子的乙烯基是由多种阴阳离子，非离子的乙烯基单体共聚而成的复合离子型高分子水溶性聚合物，单体共聚而成的复合离子型高分子水溶性聚合物，在高分子链节中，阴离子是钾、胺等抑制性盐类形在高分子链节中，阴离子是钾、胺等抑制性盐类形式存在，并引入有机

24、阳离子，对粘土颗粒进行氢键式存在，并引入有机阳离子，对粘土颗粒进行氢键及化学键吸附，同时利用自身分子间的缔合，对粘及化学键吸附，同时利用自身分子间的缔合，对粘土颗粒进行包被，进而成网作用，抑制粘土颗粒分土颗粒进行包被，进而成网作用，抑制粘土颗粒分散。散。2.XY-272.XY-27是由多种阴、非离子基团与有机阳离是由多种阴、非离子基团与有机阳离子单体共聚而成的复合离子型低分子水溶性聚合子单体共聚而成的复合离子型低分子水溶性聚合物，分子中引入有机阳离子，它能优先吸附于粘物，分子中引入有机阳离子，它能优先吸附于粘土颗粒上，且能与主聚剂分子链键合形成络合物，土颗粒上，且能与主聚剂分子链键合形成络合物

25、，这阻止了主聚剂对粘土粒子有效吸附和成网，不这阻止了主聚剂对粘土粒子有效吸附和成网，不仅具有很好的抑制性而且能有效地降低聚合物钻仅具有很好的抑制性而且能有效地降低聚合物钻井液的粘度和切力。井液的粘度和切力。3.LS-3.LS-，主要成分有沥青，石灰石粉及少量，主要成分有沥青，石灰石粉及少量的的CMCCMC，这些成分在泥浆中作泥饼的架桥粒子和填，这些成分在泥浆中作泥饼的架桥粒子和填充粒子，从而改善颗粒级配，降低泥饼的渗透率，充粒子，从而改善颗粒级配，降低泥饼的渗透率，并提高泥饼的形成速度，形成薄而致密的泥饼，并提高泥饼的形成速度，形成薄而致密的泥饼，同时，这些小分子物质对钻井液流变性较小，甚同时

26、，这些小分子物质对钻井液流变性较小，甚至基本无影响。至基本无影响。该体系可以与其它聚合物配伍，相溶性较该体系可以与其它聚合物配伍，相溶性较好，利于必要时的钻井液体系转换，易于实好，利于必要时的钻井液体系转换，易于实现其流变参数的优选优控，能保证较好的失现其流变参数的优选优控，能保证较好的失水造壁性，具有较好的防塌性能和抗污染能水造壁性，具有较好的防塌性能和抗污染能力，与过去的多元聚合物钻井液相比，可获力，与过去的多元聚合物钻井液相比，可获得更低的水眼粘度，更强的抑制泥岩分散造得更低的水眼粘度，更强的抑制泥岩分散造浆能力及配伍组分简化，实现处理剂高效化浆能力及配伍组分简化，实现处理剂高效化方面有

27、了成效，并使维护、处理简化易于掌方面有了成效，并使维护、处理简化易于掌握。握。五、不分散低固相钻井液(一一)不分散低固相钻井液性能指标不分散低固相钻井液性能指标1.1.总的固含总的固含4%4%密度密度 1.06 1.06，相当于固含，相当于固含4%4%2.2.搬含搬含=1.5=1.52.5 2.5 钻屑与搬含钻屑与搬含D/B2:1D/B2:13.3.动切应力为动切应力为 1.5 1.52.9Pa2.9Pa4.4.失水失水15ml15ml5.PH5.PH值值=7=78.58.56.Cl6.Cl-2000PPm Ca2000PPm Ca2+2+200Pa 钙搬土钙搬土 高岭石高岭石（2 2）温度的

28、高低和作用时间长短）温度的高低和作用时间长短 t T t T 高温分散愈强高温分散愈强（3 3）介质的化学环境）介质的化学环境 OH OH-、CO3CO32-2-有利于粘土水化分散有利于粘土水化分散 高价阳离子高价阳离子 Ca Ca2+2+、FeFe2+2+、FeFe3+3+、AlAl3+3+、CrCr3+3+、ZnZn2+2+对高温分散有抑制作用，价数愈高，浓度愈大，对高温分散有抑制作用，价数愈高，浓度愈大，抑制作用愈强。抑制作用愈强。结论：由于高温分散是粘土本性及介质环境特性：在高温下的表现，故是任何粘土矿物存在的现象。与粘土含量多少无关，而且高温分散是不随温度变化的可逆的永久性变化。4

29、4高温分散对泥浆性能的影响。高温分散对泥浆性能的影响。（1 1）对流变性的热稳定性的影响）对流变性的热稳定性的影响导致泥浆高温后增稠导致泥浆高温后增稠.定义：定义：泥浆经高温后，粘度（泥浆经高温后，粘度（T T）上升的现象。）上升的现象。hBtA曲线曲线1 1 理想悬浮体。理想悬浮体。t t 曲线曲线2 2 高温分散泥浆高温分散泥浆 t t 但粘度高于但粘度高于 对应温度的正常粘度。对应温度的正常粘度。曲线曲线3 3 高温度分散影响高温度分散影响 理想理想 悬浮体粘度下降悬浮体粘度下降。1 2 3.影响高温增稠程度的因素影响高温增稠程度的因素a.a.高温分散的强弱高温分散的强弱b.b.粘土含量

30、粘土含量.现场表现现场表现a.a.进出口性能差别大（出口增稠）进出口性能差别大（出口增稠）b.b.泥浆在井内静止一段时间后，粘切提高明显数泥浆在井内静止一段时间后，粘切提高明显数值。值。.高温增稠的特点高温增稠的特点a.a.性能不稳（即随温度不可性能不稳（即随温度不可5 5变化）变化）b.b.处理频繁。处理频繁。c.c.一般稀释剂不起作用一般稀释剂不起作用高温（后）胶凝高温（后）胶凝-当土量大到一定数值后，泥浆经高温作用后表失当土量大到一定数值后，泥浆经高温作用后表失流动性形成凝胶的现象。流动性形成凝胶的现象。高温粘土容量限高温粘土容量限-在一定温度下，泥浆体系发生高温胶凝所需的在一定温度下，

31、泥浆体系发生高温胶凝所需的最低土量。最低土量。量限与泥浆中粘土类型，处理剂效能、介质环境、量限与泥浆中粘土类型，处理剂效能、介质环境、温度高低等因素有关，因而不可能存在一个适用于温度高低等因素有关，因而不可能存在一个适用于所有泥浆体系的量限。它是个理论概念，不能通过所有泥浆体系的量限。它是个理论概念，不能通过技术求得其大小，对于某一种体系泥浆用实验方法技术求得其大小，对于某一种体系泥浆用实验方法可找出其量限。可找出其量限。.高温（后）胶凝的防止与处理高温（后）胶凝的防止与处理防止：防止：a.a.严格控制粘土量，使其低于体系量限严格控制粘土量，使其低于体系量限 b.b.抑制粘土的高温分散（加高价

32、离子，抗抑制粘土的高温分散（加高价离子，抗高温处理剂）高温处理剂）处理：处理：a.a.加水加水 b.b.加高价离子和稀释剂加高价离子和稀释剂 c.c.加红矾加红矾（2 2）高温分散对造壁性的影响）高温分散对造壁性的影响 （没有坏的影响）（没有坏的影响）（二）泥浆中粘土粒子高温聚结（二）泥浆中粘土粒子高温聚结 高温引起泥浆中粘土粒子结合的现象。高温引起泥浆中粘土粒子结合的现象。1 1原因原因(1)(1)高温减薄水化膜（水分子热运动的结果）高温减薄水化膜（水分子热运动的结果）(2)(2)高温促使处理剂在粘土表面解吸附，使粘土粒高温促使处理剂在粘土表面解吸附，使粘土粒子子电位降低，水化膜减薄。电位降

33、低，水化膜减薄。(3)(3)粘土粒子的布朗运动随升温增加（高温增加粘粘土粒子的布朗运动随升温增加（高温增加粘土粒子碰撞频率）。土粒子碰撞频率）。2.2.特点特点(1)(1)一般而言，聚结程度不高。一般而言，聚结程度不高。(2)(2)随温度可逆。（一般情况，高矿化度除外）随温度可逆。（一般情况，高矿化度除外）3.3.对泥浆性能的影响对泥浆性能的影响 (1)(1)对流变性的影响对流变性的影响 理想状态：粘度按曲线理想状态：粘度按曲线正常规律下降。正常规律下降。分散泥浆：不考虑高温分散泥浆：不考虑高温分散，粘土粒子分散，粘土粒子E-EE-E、E-FE-F联结联结可逆变化，升温曲线可逆变化，升温曲线和

34、降和降温曲线重合。温曲线重合。32t1 若同时考虑高温分散和聚结，井温曲线比曲线若同时考虑高温分散和聚结，井温曲线比曲线高，高，且降温曲线比升温曲线高，若粘土含量过高，高温聚结作用且降温曲线比升温曲线高，若粘土含量过高，高温聚结作用形成网架结构增加，造成高温增稠或胶凝。形成网架结构增加，造成高温增稠或胶凝。高矿化度盐水泥浆（高温分散弱），高温聚结主要引高矿化度盐水泥浆（高温分散弱），高温聚结主要引起粘土粒子的起粘土粒子的F-FF-F结合，降低粘土粒子浓度，使泥浆在高温结合，降低粘土粒子浓度，使泥浆在高温下的粘度低于理想状态粘度。如曲线下的粘度低于理想状态粘度。如曲线3 3，且降温曲线比，且降温

35、曲线比升温曲线低。升温曲线低。上述现象在土量低时表现尤为突出，这种影响上述现象在土量低时表现尤为突出，这种影响可能造成井下粘度低而带不出砂子，所以高温下泥可能造成井下粘度低而带不出砂子，所以高温下泥浆的土量，这一土量称为下限。浆的土量，这一土量称为下限。(2)(2)对造壁性的影响对造壁性的影响 聚结的结果使粒子的分散度降低，造成聚结的结果使粒子的分散度降低，造成HTHPHTHP失失水量增加，但随温度而可逆，现场经验，水量增加，但随温度而可逆，现场经验，HTHPHTHP失水失水量量20ml20ml左右为合格。使泥饼增厚。左右为合格。使泥饼增厚。如低温失水正常，高温失水不正常，降温后又如低温失水正

36、常，高温失水不正常，降温后又正常。则是高温聚结问题没解决，故应针对性处理。正常。则是高温聚结问题没解决，故应针对性处理。(三三)高温表面钝化（去活性）高温表面钝化（去活性）高温后泥浆中粘土粒子表面活性降低，高温后泥浆中粘土粒子表面活性降低，而使它形成卡片房子结构能力减弱的现象。而使它形成卡片房子结构能力减弱的现象。1.1.原因原因 泥浆中粘土粒子表面的泥浆中粘土粒子表面的O O、Al Al、SiSi等与泥浆等与泥浆中的中的CaCa2+2+、OHOH+、AlAl3+3+等发生类似水泥硬化或与石等发生类似水泥硬化或与石灰粘土类似的反应结果。多发生在粘土端面。灰粘土类似的反应结果。多发生在粘土端面。

37、2.2.对泥浆性能的影响对泥浆性能的影响(1)(1)高温（后）减稠高温（后）减稠 泥浆经高温作用后，下降的现象。泥浆经高温作用后，下降的现象。(2)(2)高温固化成型高温固化成型 泥浆经高温作用后，成为具有一定强度的泥浆经高温作用后，成为具有一定强度的固态体型现象。固态体型现象。如土量超过容量限，高温分散作用及泥浆中粘如土量超过容量限，高温分散作用及泥浆中粘土粒子激增形成凝胶，在其凝胶的钢架结构中的土粒子激增形成凝胶，在其凝胶的钢架结构中的粘土粒子边侧。面的联结部位上发生了水泥硬化粘土粒子边侧。面的联结部位上发生了水泥硬化似的表面钝化反应，使刚架结构得以强化。而有似的表面钝化反应，使刚架结构得

38、以强化。而有一定强度。从而产生高温固化。一定强度。从而产生高温固化。高温固化成型是土量超过量限后，由泥浆中高温固化成型是土量超过量限后，由泥浆中粘土粒子高温分散。胶凝、钝化的综合作用。形粘土粒子高温分散。胶凝、钝化的综合作用。形成具有一定强度的固态体型。成具有一定强度的固态体型。原因：泥浆中发生高温胶凝的同时，发生原因：泥浆中发生高温胶凝的同时，发生 高温表面钝化的综合作用。高温表面钝化的综合作用。防止方法：防止方法：土量在土量在“量限量限”以下以下 抑制高温分散。抑制高温分散。减弱高温聚结减弱高温聚结 降低降低PHPH值值结论：解决体系抗高温能力应从以下几个方面入手：解决体系抗高温能力应从以

39、下几个方面入手：粘土含量在上下限之间。偏向下限粘土含量在上下限之间。偏向下限有效控制泥浆中粘土分散、聚结、钝化有效控制泥浆中粘土分散、聚结、钝化控制控制OH-OH-含量（用表面活性剂）含量（用表面活性剂）三、高温对处理剂及其作用效能影响(一一)高温降解高温降解 高温使处理剂分子链断裂降低分子量的高温使处理剂分子链断裂降低分子量的作用称为高温降解。作用称为高温降解。1.1.影响因素影响因素(1)(1)介质的种类介质的种类 如如CMCCMC在空气中在空气中200200不会发生明显降解。不会发生明显降解。(2)(2)分子结构分子结构.醚键醚键 -O-O-酯键酯键 易断裂易断裂 C-C N-C C-S

40、 C-C N-C C-S 比较比较稳定稳定.芳环比开链稳定芳环比开链稳定.支链的形成支链的形成(3)(3)矿化条件矿化条件.PH.PH愈高易降解，而且愈高易降解，而且PHPH下降下降.盐、钙有影响盐、钙有影响(4)(4)温度高低，作用时间长短。温度高低，作用时间长短。(5)(5)其它因素，如氧化含量。细菌作用，光辐其它因素，如氧化含量。细菌作用，光辐射，搅拌。射，搅拌。常用处理剂抗温能力常用处理剂抗温能力种种 类类降解温度降解温度腐植酸及其衍生物腐植酸及其衍生物200200230230聚丙烯酰胺类聚丙烯酰胺类200200230230以上以上铁铬盐及其衍生物铁铬盐及其衍生物13013018018

41、0纤维素及其衍生物纤维素及其衍生物140140160160栲胶及其改性产品栲胶及其改性产品180180以上以上磺甲基酚醛树脂磺甲基酚醛树脂2102102202202.2.处理剂的抗温能力处理剂的抗温能力 处理剂在它的水溶液中发生明显降解的温度处理剂在它的水溶液中发生明显降解的温度（24h24h）检验方法：检验方法：(1)(1)检查处理剂的主链检查处理剂的主链 配成一定浓度（如配成一定浓度（如1%1%）溶液测粘度，高温）溶液测粘度，高温24hr24hr后后在同一条件下测粘度，如粘度明显下降说明降解在同一条件下测粘度，如粘度明显下降说明降解（可采用漏斗，旋转粘度和毛细管粘度计）（可采用漏斗，旋转粘

42、度和毛细管粘度计）(2)(2)检验亲水基脱落（以抗盐能力检验）检验亲水基脱落（以抗盐能力检验）配成一定浓度溶液，测抗盐性，经配成一定浓度溶液，测抗盐性，经24h24h高温再测高温再测抗盐性。抗盐性。3.3.对泥浆性能的影响对泥浆性能的影响(1)(1)使处理剂失效，泥浆性能破坏，且随温度不可逆，使处理剂失效，泥浆性能破坏，且随温度不可逆，所以降解作用主要影响热稳定性。所以降解作用主要影响热稳定性。例：稀释剂降解：泥浆高温后增稠、胶凝例：稀释剂降解：泥浆高温后增稠、胶凝增稠剂降解：泥浆高温后减稠增稠剂降解：泥浆高温后减稠降水剂降解：降水剂降解：B K B K(2)(2)降解副产品使泥浆性能破坏降解

43、副产品使泥浆性能破坏 高温降解后产生副产品如高温降解后产生副产品如COCO2 2、H H2 2S S等使等使PHPH值下降，值下降，同时还对钻具产生腐蚀作用。同时还对钻具产生腐蚀作用。4.4.高温降解的抑制高温降解的抑制 加入抗氧剂抑制氧化反应进行，常用抗氧剂苯酚加入抗氧剂抑制氧化反应进行，常用抗氧剂苯酚及衍生物、苯胺及衍生物、亚硫酸盐、硫化物。及衍生物、苯胺及衍生物、亚硫酸盐、硫化物。(二二)处理剂的高温交联处理剂的高温交联 高温促进处理剂分子链连结长大分子量的过程高温促进处理剂分子链连结长大分子量的过程（不随温度可逆）（不随温度可逆）1.1.对泥浆性能的影响对泥浆性能的影响 (1)(1)高

44、温胶联过头的影响高温胶联过头的影响 高温胶联过头使处理剂形成体型结构，处理高温胶联过头使处理剂形成体型结构，处理剂不溶于水，形成冻胶。结果造成泥浆高温（后）剂不溶于水，形成冻胶。结果造成泥浆高温（后）胶凝，失水猛增，胶凝，失水猛增，PHPH值下降（这种直接看到列值下降（这种直接看到列“块块状块块状”物可以判断是哪一类胶凝。）物可以判断是哪一类胶凝。）(2)(2)高温交联适当的影响高温交联适当的影响 抵消高温降解作用，保持泥浆热稳定性。常用抵消高温降解作用，保持泥浆热稳定性。常用交联剂：乙二醇、低分子聚丙烯酸钠、甲醛。交联剂：乙二醇、低分子聚丙烯酸钠、甲醛。处理剂增效处理剂增效例：例：SMCSM

45、C与与SMPSMP交联，交联，SMCSMPSMCSMP水水=105100=105100加加盐至饱和，粘度盐至饱和，粘度SMCSMC不溶解，滤液红色。不溶解，滤液红色。200/24hr200/24hr。SMCSMC溶解抗盐至饱和。溶解抗盐至饱和。SMCSMC吸附能力强。吸附能力强。SMPSMP的水化能力强。高温交联后，的水化能力强。高温交联后，两者优点中和，使处理剂增效。两者优点中和，使处理剂增效。现场表现在以下方面：现场表现在以下方面：现象效果比室内好，现场愈用愈好，井愈深愈现象效果比室内好，现场愈用愈好，井愈深愈好，失水下降，除高温分散剂外，还有处理剂增好，失水下降，除高温分散剂外，还有处理

46、剂增效作用。效作用。3.3.影响高温交联的因素影响高温交联的因素(1)(1)温度高低与作用时间长短温度高低与作用时间长短(2)(2)处理剂结构处理剂结构 腐植酸类易交联，不易交联过头（含不饱和键多）腐植酸类易交联，不易交联过头（含不饱和键多）本质素易交联过头，聚丙烯酸类不易交联。本质素易交联过头，聚丙烯酸类不易交联。(3)PH(3)PH的影响的影响 凡是苯环参加的交联反应。凡是苯环参加的交联反应。PHPH值愈高交联反应愈值愈高交联反应愈剧烈。随着剧烈。随着OH-OH-的消耗。的消耗。PHPH值又下降。值又下降。(4)(4)处理剂浓度愈高，愈易交联处理剂浓度愈高，愈易交联(5)(5)矿化条件矿化

47、条件 含盐量高时，处理剂因盐析使水化膜变薄，相互含盐量高时，处理剂因盐析使水化膜变薄，相互间靠拢而发生交联反应，另外，有的离子间靠拢而发生交联反应，另外，有的离子CaCa2+2+、FeFe2+2+本身就是交联剂。本身就是交联剂。(三三)处理剂高温解吸作用处理剂高温解吸作用高温升高，处理剂在粘土表面吸附量下降的现象。高温升高，处理剂在粘土表面吸附量下降的现象。1.1.高温解吸对泥浆性能的影响高温解吸对泥浆性能的影响(1)(1)淡水泥浆，淡水泥浆，E-EE-E、E-FE-F联结。增稠，联结。增稠，BB(2)(2)高矿化度泥浆高矿化度泥浆F-FF-F联结，减稠，联结，减稠，BB 2.2.解决方法解决

48、方法(1)(1)引入高价金属离子（与粘土表面产生强烈静电引入高价金属离子（与粘土表面产生强烈静电吸附）吸附）(2)(2)提高处理剂浓度提高处理剂浓度(3)(3)低低PHPH值（值（PHPH值增加，处理剂溶解能力，吸附能值增加，处理剂溶解能力，吸附能力减弱）。力减弱）。(四四)处理剂的高温去水化处理剂的高温去水化 高温使处理剂水化膜减薄的现象。高温使处理剂水化膜减薄的现象。它随温度可逆，主要影响的是高温聚结。它随温度可逆，主要影响的是高温聚结。(1)(1)使用离子基作水化基，且增大水化基的比例。使用离子基作水化基，且增大水化基的比例。高温去水化的强弱，取决于水化基的本性，靠高温去水化的强弱，取决

49、于水化基的本性，靠极性链及氢键水化基团，去水化作用强，由离子基极性链及氢键水化基团，去水化作用强，由离子基水化作用形成的水化膜高温去水化弱。水化作用形成的水化膜高温去水化弱。(2)PH(2)PH值高有利值高有利 因为因为PHPH值高，处理剂的溶解能力增强，即水化膜值高，处理剂的溶解能力增强，即水化膜增厚，但高增厚，但高PHPH值，对其它性能影响较大，所以不能值，对其它性能影响较大，所以不能用提高用提高PHPH值方法来防止去水化作用，而采用酸性水值方法来防止去水化作用，而采用酸性水化基团，如化基团，如-SO-SO3-3-因它是强的酸性基团，不受因它是强的酸性基团，不受PHPH值影值影响。响。(五

50、)抗高温处理剂的基本要求及分子结构特征基本性能要求分子结构特征采用C-C、C-N、C-S键避免使用-O-键，控制饱和基比例在粘土表面吸附能力强，且不受高温影响或影响较小使用高价阳离子作吸附基，同时增大吸附基的比例亲水基团的亲水性强，且受高温影响小采用离子基作水化基如磺酸基等提高比例。即是高磺化度在较低的PH值条件下，能有效地发挥效能采用强酸性基团如-SO3-为水化基团。抗高温降失水剂不能引起严重增稠分子量不能太大，一般不超过20万，但国内有用到50万的(六)抗高温处理剂的作用机理 1.抗高温稀释剂作用机理抗高温稀释剂作用机理 加丹宁酸钠那样优先吸附在粘土端面，带加丹宁酸钠那样优先吸附在粘土端面