第二節(jié)鉆井液處理劑鉆井液降濾失劑

第二節(jié)鉆井液處理劑鉆井液降濾失劑第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日鉆井液濾失量的重要性

鉆井液濾失量大易引起頁(yè)巖的膨脹和垮塌，造成井壁不穩(wěn)定。鉆井液和濾液侵入地層，引起粘土膨脹，堵塞地層油氣流通道，損害產(chǎn)層。在濾失量增大的同時(shí)濾餅也增厚，而厚濾餅使井徑縮小，造成鉆具扭矩大，起鉆抽汲，下鉆遇阻，固井質(zhì)量差等問(wèn)題。因此，適當(dāng)?shù)偷臑V失量是鉆井液的重要性能之一。第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日降濾失劑的作用原理

第一、護(hù)膠作用。為了形成滲透率低的泥餅，要求鉆井液中粘土顆粒粒徑有合適的大小分布，同時(shí)要求有較多的細(xì)顆粒。降濾失劑的護(hù)膠作用在于（1）吸附在粘土表面形成吸附層，以阻止粘土顆粒絮凝變大；（2）能把在鉆井液循環(huán)攪拌下所拆散的細(xì)顆粒通過(guò)吸附穩(wěn)定下來(lái)，不再粘結(jié)成大顆粒。這樣增加了細(xì)顆粒的比例，有利于形成致密泥餅。

第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第二、提高濾液粘度可以降低濾失量。濾失量與鉆井液濾液粘度的0.5次方成反比。有機(jī)降濾失劑加入鉆井液后提高了濾液粘度,使濾失量降低。第三增加鉆井液中粘土顆粒的水化程度,可以降低濾失量。降濾失劑吸附在鉆井液中的粘土顆粒上,使其水化程度增加顆粒的水化膜增厚,形成的濾餅在高壓下易變形,濾餅的滲透率降低。

第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第四、降濾失劑分子本身的堵孔作用。有機(jī)高分子降濾失劑的分子尺寸在膠體顆粒范圍內(nèi)，加入這些外理劑后，它們一方面是分子的長(zhǎng)鏈楔入濾餅的間隙中，另一方面長(zhǎng)鏈分子卷曲成球狀，堵塞濾餅微孔隙，使濾餅薄而致密，從而降低濾失量。

第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日羥甲基纖維素鈉鹽（Na-CMC）

CMC是由棉花纖維用20%NaOH處理后，加入氯乙酸鈉進(jìn)行醚化反應(yīng)而成。由于其聚合度的不同又分高粘、中粘、低粘三種。一般CMC聚合度在200-600左右,取代度。CMC分子鏈中羥基、醚基是吸附基團(tuán)，羥鈉基為水化基團(tuán)。

CMC抗溫一般130℃，經(jīng)過(guò)改性可提高抗溫能力20℃~30℃,低粘CMC具有良好的抗鹽、抗鈣的能力,并且對(duì)鉆井液流變性影響小，常用于處理鹽水侵或鹽水鉆井液。第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日CMC的降失水機(jī)理

第一：是由于其可以增加鉆井液中細(xì)的粘土顆粒的數(shù)量,增加水化膜的厚度,提高粘土顆粒的電動(dòng)電位起到護(hù)膠作用。第二：CMC可有效提高鉆井液的濾液粘度以及本身的堵孔作用。

第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日CMC性能及使用特點(diǎn)

由于CMC良好的降濾失效果，及增加鉆井液及濾液粘度的作用,在上部井眼使用會(huì)導(dǎo)致井徑較小，在下部井眼使用常引起鉆屑粘附上部井眼井壁，導(dǎo)致起下鉆不暢通。因此,一般井使用CMC應(yīng)在進(jìn)入沙河街組地層以后,并且每次加量不宜過(guò)大。上部地層由于特殊情況被迫使用CMC時(shí),應(yīng)在井下恢復(fù)正常后用低粘、切，高失水的鉆井液充分沖洗井眼,使井徑適當(dāng)擴(kuò)大，井壁干凈。醚化度的LV-CMC適用于高礦化度水泥漿體系,具有抗鹽抗鈣效果好,流變性易控制等優(yōu)點(diǎn)。第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日磺甲基酚醛樹(shù)脂（SMP）

SMP是在酸性條件下使甲醛苯酚生產(chǎn)成線性酚醛樹(shù)脂,再在堿性條件下加入磺甲基化試劑進(jìn)行分步磺化制得。

第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日SMP的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)SMP分子結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)（1）分子鏈由亞甲基橋和苯環(huán)構(gòu)成引入磺酸基故熱穩(wěn)定性高，可抗180℃-200℃高溫。（2）由于引入磺酸基，其抗無(wú)機(jī)電解質(zhì)的能力強(qiáng)。其中SMP-1可適用于礦化度小于10萬(wàn)PPM的鉆井液體系，SMP-2可適用于鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液體系，抗鈣達(dá)2000PPm。SMP能有效降低鉆井液的高溫高壓失水，明顯改善泥餅質(zhì)量，增強(qiáng)鉆井液的熱穩(wěn)定性。同時(shí)，它還有較好的潤(rùn)滑和防塌作用。

第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日SMP的使用方法SMP單獨(dú)做為降濾失劑的加量是3%-5%，其中SMP-2用于鹽水鉆井液時(shí)其加量是5%-8%，SMP-1有增粘作用，SMP-2略微降粘，SMP與褐煤類降失水劑如SMC或褐煤堿液共同使用可大大增強(qiáng)其降失水效果，這一方面是由于復(fù)配后SMP在粘土表面的吸附量可增加5-6倍，第二是褐煤類處理劑與SMP發(fā)生交聯(lián)，增強(qiáng)降失水效果。因此建議在垂深超過(guò)2500米的井才開(kāi)始使用SMP，并配合褐煤類降失水劑以免造成浪費(fèi)。第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日高溫高壓降失水劑SCUR（褐煤類）

褐煤類降失水材料主要利用褐煤中的腐植酸,腐植酸不是單一的化合物,而是一種復(fù)雜的、相對(duì)分子量不均一的羥基苯羧酸的混合物，難溶于水，溶于燒堿溶液生成腐植酸鈉作為降濾失劑的有效成分。腐植酸分子基本骨架為碳鏈和碳環(huán)結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性好，抗溫能力強(qiáng)。但遇鈣、鎂侵時(shí)生成沉淀失效。

SCUR是由風(fēng)化褐煤與碳酰胺衍生物接枝、縮聚、磺化而成。該類處理劑具有較好的降濾失作用和一定的降粘效果。其作用機(jī)理是SCUR吸附于粘土顆粒表面形成吸附水化層，同時(shí)提高粘土的電動(dòng)電位，增加鉆井液中粘土細(xì)顆粒數(shù)量，改善泥餅質(zhì)量。其次SCUR增大粘土顆粒聚結(jié)的機(jī)械阻力和靜電壓力，防止粘土聚結(jié)達(dá)到降失水降粘的目的。

第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日腐殖酸結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日SCUR的性能特點(diǎn)及使用方法SCUR在泥漿中的加量為1%-3%，抗溫達(dá)180°C以上，但其抗無(wú)機(jī)鹽的性能較差，可適用淡水鉆井液或礦化度小于4%的鹽水鉆井液。同時(shí)，它對(duì)泥餅的潤(rùn)滑性能略有影響，稍增加泥餅的磨擦系數(shù)。其它褐煤（腐植酸）類產(chǎn)品性能使用與其相似，褐煤（腐植酸）經(jīng)過(guò)磺化等處理改性抗溫可達(dá)230°C，抗無(wú)機(jī)鹽的能力也大大提高。第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日抗鹽抗高溫降濾失劑LY-1

LY-1為低分子量的烯類單體的三元共聚物，由腈綸粉、燒堿、植物油等高溫反應(yīng)而成。由于在碳鏈上引進(jìn)了酰胺基、腈基、羥基、羧鈉基和磺酸鈉基等吸附基團(tuán)和水化基團(tuán)，在結(jié)構(gòu)上保證了較好的抗溫和抗無(wú)機(jī)鹽的能力。

第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日LY-1的降濾失機(jī)理、特點(diǎn)和加量LY-1的降濾失作用首先是通過(guò)各基團(tuán)之間的協(xié)同作用，給粘土顆粒帶來(lái)了厚的水化膜，提高了粘土顆粒的電動(dòng)電位，保證了形成致密的壓縮性好的泥餅。其次是提高了鉆井液濾液粘度，達(dá)到了降失水的目的。LY-1在淡水鉆井液中加量0.5-1%，鹽水鉆井液中加量1-2%，飽和鹽水鉆井液中的加量2-3%。LY-1具有加量較小、抗鹽效果好、抗高溫能力強(qiáng)、降濾失效果明顯等特點(diǎn)。

第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日LY-1存在的不足

由于LY-1良好的降濾失效果并能較大地提高鉆井液及濾液的粘度，易導(dǎo)致鉆屑糊井壁，因此首次使用應(yīng)在進(jìn)入沙河街組地層以后，如無(wú)特殊情況每次處理量不易超過(guò)鉆井液總量的0.2%。此外LY-1存在著抗Cа2+、Mg2+等高價(jià)無(wú)機(jī)鹽能力差,處理鹽水侵等情況時(shí)流變性能難控制等問(wèn)題,同時(shí),現(xiàn)在LY-1原材料的緊缺,影響了該類處理劑的質(zhì)量和使用。第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日聚合物降濾失劑FI-J16

聚合物降濾失劑是以銨鹽、橡粉為原料的一種多元共聚物類降濾失劑。其主體聚合物呈非離子性質(zhì)，因此可以用于多種鉆井液體系，對(duì)鉆井液的電性質(zhì)影響較小。

第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

淡水鉆井液中的加量0.3%-0.5%,在4%鹽水鉆井液中的加量1.0%-2.0%。具有加量少、降濾失效果好、降粘效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。但該降濾失劑存在著抗鹽效果較差、不抗高溫的缺點(diǎn)，不適合深井使用。聚合物降濾失劑的特點(diǎn)及使用方法

第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日改性淀粉降濾失劑

改性淀粉的結(jié)構(gòu)與纖維素相似，是由植物淀粉經(jīng)改性而成，主要是在淀粉的主鏈上引入羧甲基、羥基、羥丙基及陽(yáng)離子等基團(tuán)，改進(jìn)了淀粉的性能。淀粉做為降濾失劑其降失水機(jī)理與CMC類似。

第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日改性淀粉降濾失劑的特點(diǎn)與加量

由于原材料價(jià)格低廉，因此改性淀粉價(jià)格較低，但在降濾失方面卻有許多優(yōu)點(diǎn)：它加量少，抗無(wú)機(jī)鹽效果好，降失水作用明顯。在淡水鉆井液中加量0.3-0.5%,在4%鹽水鉆井液中加量0.6-0.8%,飽和鹽水鉆井液中加量1-1.5%,并且其抗Ca2+、Mg2+等高價(jià)無(wú)機(jī)鹽效果好,并且淀粉可根據(jù)需要改性成增粘型或微增粘型，滿足流變性調(diào)整的需要。同時(shí)該類處理劑屬非離子型,可適用于各種鉆井液體系。

第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日改性淀粉降濾失劑的不足

改性淀粉存在的主要問(wèn)題是抗溫效果較差（抗溫能力小于140°C）、易被生物發(fā)酵變質(zhì)、易發(fā)泡、分子鏈不穩(wěn)定易失效等。

第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日PAC系列處理劑

PAC系列產(chǎn)品是指各種復(fù)合離子型的聚丙烯酸鹽（PAC）的聚合物，在高分子鏈節(jié)上引入不同含量的羧基、羧鈉基、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羥基。由于各官能團(tuán)的協(xié)同作用，該系列聚合物在各種復(fù)雜地層和不同礦化度、溫度條件下都能發(fā)揮作用。第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日PAC-141

PAC-141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸鈉、丙烯酸鈣的四元共聚物。它在降濾失的同時(shí)，還兼有增粘作用,并且還能調(diào)節(jié)流型,改進(jìn)鉆井液的剪切稀釋性能。該處理劑抗溫180°C,抗鹽至飽和。第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日PAC-142

PAC-142是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯磺酸鈉的共聚物。它在降濾失的同時(shí)，其增粘幅度比PAC141小，主要是在淡水、海水、飽和鹽水鉆井液中做降濾失劑。該處理劑在淡水鉆井液中加量0.2-0.4%,飽和鹽水鉆井液加量1-1.5%。第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日PAC-143PAC-143是多種乙烯基單體及其鹽類共聚而成的水溶性高聚物,分子量150萬(wàn)-200萬(wàn)，分子鏈中含羧基、羧鈉基、羧鈣基、酰胺基、腈基、磺酸基等多種官能團(tuán)。它做為各種水基鉆井液的降濾失劑，同時(shí)能有效抑制泥頁(yè)巖水化分散。該處理劑在淡水鉆井液中加量0.2-0.5%,海水和飽和鹽水鉆井液加量0