钻井液处理剂

钻井液处理剂为了满足钻井工艺的要求，单靠使用清水和机械设备来调整和控制钻井液性能是远远不够的，必须在钻井液使用各种各样的化学处理剂。就生产中常用的钻井液无机处理剂，有机处理剂和表面活性剂有如下类型：一、无机处理剂1、氢氧化钠（NaOH），氢氧化钠俗名烧碱、苛性钠，常温下密度为2.0—22g/cm3,易容于水，溶解时放出大量的热，溶解度随温度升高而增大，水溶解呈强碱性PH值为14。使用时应注意安全，防止腐蚀皮肤和衣服，NaOH易潮，与空气的CO2作用生成NaOH，存放应注意防潮，NaOH是强碱，主要用来调解钻井液的PH值，与有些有机物配合使用，如与单宁成单宁碱液，与聚丙稀睛进行水解得到水解聚丙稀睛等，另外NaOH还沉除有害的Ca2+Mg2+.2、氯化钠（NaCI）俗名食盐，为白色晶体，密度为2。17g/cm3易溶于水，水溶液为中性，溶解度随温度的升高略有增大，纯品NaCI不潮解，含MaCI2CaCI2等杂质的NaCI易吸潮NaCI主要用来配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以防止岩盐井段的溶解，保持井径规则，NaCI还可用来提高钻井液的矿化度，抑制页岩地层的水化膨胀，防止坍塌。3、氢氧化钾(KOH)俗名苛性钾，是一种半透明晶体，常温下密度为2.04g/cm3易溶于水，溶解时强烈放热，水溶液呈强碱性，PH值为14，有较强的腐蚀作用，KOH极易吸收空气中的水分和CO2生成K2CO3KOH即能用来调节钻井液的PH值又能提供K+。K+，有良好的防塌作用，因此钾盐钻井液被广泛的应用，此外KOH可用来与某些有机处理剂进行水解作用，生成钾盐，如聚丙稀酸钾、聚丙稀睛钾等。3、碳酸钠（Na2CO3）俗名纯碱、苏打、无沫，Na2CO3为白色粉末，密度为2.5g/cm3。易溶于水，水溶液呈碱性，PH值为11.5。Na2CO3易吸收空气中的水分结成硬块，吸收空气中的CO2变成Na2CO3Na2CO3在钻井液中通过离子交换和沉淀作用，使钙质膨润土变为钠质膨润土，目前配制钻井液多用钙质膨润土，因此在配制钻井液时需加入一定量Na2CO3，目的就是为了改善膨润土水化分散性能，提高膨润土造浆率，另外，Na2CO3可用来除掉石膏或水泥浸入到钻井液中的Ca2+，改善钻井液的性能。4、硫酸钙（CaSO42H2O）俗名石膏，分为生石膏（CaSO42H2O）和熟石膏（CaSO41/2H2O）作为钻井液处理剂常用熟石膏，熟石膏遇水可硬化为生石膏，熟石膏是白色粉末，密度为2。5g/cm3能溶于水，40。C以前，溶解度随温度升高而增大，40。C以后溶解度随温度升高而降低，石膏主要用来配制石膏钻井液，抑制地层中石膏泥岩层中石膏的溶解，使井径规则，减少污染，在石膏钻井液中、还有低抗石膏浸，盐浸和防塌的特点，另外也是钙处理的原料。5、硅酸钠（Na2SiO3）俗名水玻璃、泡纯碱，为粘稠半透明液体，随所含杂质的不同可呈无色，棕色或青绿色等，密度为1.5—1.6g/cm3，PH值为11.5—12。可溶于水和碱性溶液，能与盐水混溶。因此、可用饱和盐水调节Na2SiO3的粘度，Na2SiO3加入钻井液，可以部分水解生成胶态沉淀，可是部分膨润土颗粒（或粉砂等）聚沉，从而保持较低的固相含量和密度，此外Na2SiO3钻井液对泥页岩水化膨胀有一定的制作用，故有较好的防塌性能，若将Na2SiO3的PH降至9以下时，整个溶液会形成不流动的凝胶，利用这个特点，常用Na2SiO3和石灰配制堵漏剂。6、硫酸钡（BaSO4）硫酸钡俗名重晶石，纯品为白色粉末，含杂质的制品为绿色或灰绿色，密度为4.30—4.60g/cm3。BaSO4不于水，能溶于稀盐酸，BaSO4在钻井液中作用是增加钻井液密度，作为钻井液的加重剂,要求BaSO4的密度不小于2.70g/cm3粉末粒度要求99﹪通过200目筛.二、有机处理剂有机处理剂一般多是有机高分子化合物，从某来源和发展上看，可分为天然产品，改性产品，合成产品三大类，按其作用可分为稀释剂，降失水剂、絮凝剂三大类1、稀释剂类：（1）铁铬木质素磺酸盐（代号FCLS）,简称铁铬盐，成品为棕黑色粉末，易溶于水，水溶液呈弱酸性，有较强抗污染能力，热稳定性较强，抗温可达170--180。C，铁铬盐是一种抗盐抗钙和抗温能力较强的钻井稀释剂，可用于谈水，海水和饱和盐水钻井液，各种钙处理钻井液和深井钻井液，铁铬盐在稀释的同时，还有一定的降失水和防塌作用。铁铬盐一般配成碱液使用，若钻井液PH值较高时可将粉末直接加入到钻井液中，PH值一般在9—12之间，稀释效果最好，PH值过高用量过大易产生泡沫，PH值过低则稀释效果差，此外、使用铁铬盐处理的钻井液滤饼摩擦系大，使用时配合使用防（塌）卡剂。（2）磺甲基单宁（代号SMT）俗名磺化单宁，也是一种改性的新型稀释剂，主要用作深井钻井液的稀释剂，抗温可达180--200。C，磺化单宁在高温条件下可有效地控制淡水钻井液的粘度切力，但抗盐、抗钙能力较差，磺化单宁使用时可直接加入到钻井液中，在PH值大于9时稀释效果较好，适用于淡水钻井液和一般钻井液。（3）磺甲基栲胶（代号SMK），俗名磺化栲胶，也是一种改性新型稀释剂，成品为棕竭色粉末或细粒状，易溶于水，水溶液呈碱性，磺化栲胶是深井钻井液的稀释剂，一般抗温可达180。C，在淡水钻井液中有较好的稀释效果，但抗盐抗钙能力较差，磺化栲胶使用时可直接加入到钻井液中，以PH值8—11之间为宜。（4）乙二胺四甲叉磷酸钠（代号EOTMPS）属于有机磷酸盐，固体为白色粉末，易溶于水，液体为棕色粘稠状，呈微碱性，它是一种新的不分散性钻井液稀释剂，能有效的降低钻井液的粘度、切力，同时它可与Ca2+Mg2+形成稳定性的结合物，故能消除Ca2+Mg2+对钻井液的影响，且有较强的抗盐能力和抗温性。2、降失水剂（1）钠羧甲基纤维素，（代号Na—CMC或CMC）成品为白色或浅黄色粉末，无毒易溶于水，有一定的抗钙、抗盐能力，但遇高价AI3+Fe3+会发生絮凝作用，抗温性较差，一般达140。C。工业上常按其水溶液粘度的不同，分为高粘、中粘、低粘三种类型，使用时注意区别。羧甲基纤维素是最常用的降失水剂，它在降低钻井液失水的同时还有抑制泥页岩水化膨胀和巩固井壁的作用，并且可用来提高钻井液悬浮和携带岩屑的能力，高粘度的羧甲基纤维素还可以作无固相钻井液的增稠剂。使用时可直接加入到钻井液中，也可以配成不同浓度的胶液使用。（2）磺甲基褐煤（代号SMC）俗名磺化褐煤，成品为黑褐色粉末或颗粒易溶于水，是一种新型的改性处理剂，它在降低钻井液失水的同时，有一定的稀释作用，抗温达200--220。C。使用时可直接加入到钻井液中，由于磺甲基褐煤抗盐、抗钙能力较差，适用于在淡水钻井液中降低失水。（3）磺甲基酚醛树脂（代号SMP）俗名磺化酚醛树脂，是新型的抗高温降失水剂，按其抗盐能力不同可分SMP-2两种型号，二者热稳定性好，抗温均达180--200。C。液体的磺化酚醛树脂为棕色粘稠液体，固体为棕褐色粉末，二者都易溶于水，使用时可直接加入到钻井液中，若配合磺化腐植酸类处理剂和铁铬盐一起使用，降低高温高压失水效果尤其明显。（4）聚丙稀酸钠（代号8A44、80A46）聚丙稀酸钙（代号CPA）。8A44、80A46）的不同之处是分子量不同，聚丙稀酸钠为白色粉末，或细砂状颗粒，易溶于水，水溶液呈中性，易潮解，常用作低固相钻井液的稳定剂，由于抗盐抗钙能力较差，常用作淡水钻井液的降失水剂。聚丙稀酸钙成品为白色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性，具有较强的抗盐抗钙能力，可用作盐水和海水钻井液的降失水剂和增粘剂。（5）铬腐植酸（代号C1—NaC）成品为棕褐色粉末，易溶于水，水溶呈碱性，是一种抗高温的钻井液降失水剂和稀释剂，在钻井液中既能降低钻井液的切力，又能降低钻井液的失水。抗温可达200。C，外另、铬腐植酸有较强的抗盐和抗钙能力，适用于含盐量小于5万PPm的盐水钻井液和含钙量小于600PPm的钙处理钻井液。使用时可直接加入到钻井液中，PH值以10—11为宜。(6)水解聚丙稀晴钠盐（代号HPAN）,成品有固体和液体两种，二者都易溶于水，它的热稳定性好，抗温达240--250。C，有较强的抗盐能力，但抗钙能力较差。水解聚丙稀晴钠盐是深井和超深井钻井液的降失水剂，在降失水的同时可提高粘度，增加悬浮能力，常用于淡水钻井液，有良好的降失水作用，用水海水钻井液需配磺化酚醛树脂才有效，使用时可直接加入钻井液中。(7)水解聚丙稀晴钾盐（代号KPAN）,水解聚丙稀晴钙盐（代号PAN）、高温水解聚丙稀晴（代号NPAN）,这三种产品都是钻井液的降失水剂，水解聚丙稀晴钾盐具有降失水、降摩阻、抗温、抗污染和防塌等特点，水解聚丙稀晴钙盐与聚丙稀酰胺、水解聚丙稀酸钙配合使用可实现钻进液的低粘度、低密度、低切力，高温水解聚丙稀晴由于高温水解作用，分子中含有NH4，故在钻井液中能有效地控制高压失水量，并有较好的防塌作用。(8)聚合腐植酸（代号SH23SH24）,是深井和超深井钻井液的降失水剂，其热稳定性能好。抗温可达200。C，SH23与SMP-1复配使用，抗盐达6—13万PPm，SH23与SMP-2复配使用,抗盐达13--30万PPm，SH24与SMP-1复配使用抗盐达6万PPm。3、絮凝剂（1）聚丙稀酰胺（代号PAM）钻井液中使用的有胶体和固体两种产品，聚丙稀酰胺常作为不分散低固相钻井液的全絮凝剂，在钻井液中既絮凝钻屑、劣质膨润土，同时还可以改善钻井液的流动性，减少摩阻，提高钻速，使用时固体的可直接加入钻井液中，胶状的则需配成溶液才能使用。（2）水解聚丙稀酰胺（代号PHP）水解聚丙稀酰胺也是钻井液的絮凝剂，在钻井液中的絮凝作用受分子量和水解度的影响，一般分子量为300—500万，水解度为30﹪的聚丙稀酰胺絮凝效果最好，适当的水解度和分子量的聚丙稀酰胺是选择性絮凝剂，既絮凝钻井液中的钻屑，劣质膨润土，对水化性强的膨润土，无絮凝作用，高水解度的聚丙稀酰胺可用于提高粘度、防漏、堵漏以及降低钻井液的失水量。（3）聚丙稀酰胺和丙稀酸钠共聚物（代号80A51），成品为白色粉末状或细颗粒状。是一种新型的选择性絮凝剂，具有絮沉岩屑，抗温抗污染的特点，也可作为淡水钻井液的流型改进剂，还有一定的防塌和增粘作用。（4）丙稀酸盐和丙稀酸钠共聚物（代号PAC141），成品为白色粉末，易溶于水，它是一种新型的钻井液絮凝剂，具有一定的抗盐抗钙和提高钻井液结构力的特点，抗盐可达饱和，其热稳定性强，抗温达190。C，可用于淡水、海水及盐水钻井液，用于低固相钻井液，有较强的剪切稳定性。三、表面活性剂表面活性剂量的种类繁多，在钻井液中的作用也是多方面的，除用作乳化剂消泡剂外，选用适当的表面活性剂，处理钻井液，对提高钻井液的稳定性，保护油层降低滤饼摩擦系数，防塌、防腐提高钻速，预防和解除钻井中的复杂事故等方面都有突出的效果。钻井液中常用的表面活性剂有：１、乳化剂、（1）烷基磺酸钠（代号AS）可用作钻井液混油和盐水钻井液混油时的乳化剂，用于深井和超深井可提高钻井液的热稳定性，另外、还有较好的润湿和缓蚀作用。2）烷基苯磺酸钠（代号ABS）与AS性质相似，但热稳定性更强，可做水包油钻井液的乳化剂。（3）烷基醇酰胺（代号6501）为琥珀色或浅黄色粘稠液体，主要用作钻井液的乳化剂，6501对盐类敏感，能增加水的粘度。（4）聚氧乙稀辛基苯酚醚（代号OP）常称op系列，常用的有op—4op—7op—10op—15等，易溶于水，耐高温，是一种了的钻井液乳化剂。（5）山梨醇酐单油酸脂（代号sp—80）是粘稠的油状液体，难溶于水，亲油性较强，是一种良好的油包水乳化剂，具有化润滑，消泡防锈多种作用，在超深井钻井液中用于提高钻井液的热稳定性。２、润湿防卡解卡剂（1）聚丙乙稀、聚氧丙稀烷基醚，常见型号有2Y—1502Y—2002Y—300为淡黄色或黄色粘稠状液体，能降低水的表面张力，润湿力和渗透力较强，并有一定的乳化作用。（2）聚乙二醇（代号PEG—400）为黄色液体，主要用作钻井液的润湿剂。（3）CP233防卡剂，黄红色胶体，易溶于水，具有分散润滑降低摩阻等效能，可改善钻井液的流