煤田泥浆书.doc

丹宁又叫鞣质，即具有鞣皮成革能力的物质。工业用丹宁主要用五倍子在水中加热浸取，经提纯和干燥后得五倍子丹宁粉。植物栲胶（可由红柳根、橡椀、落叶松树皮等提取制成）也含有约4870的丹宁。丹宁可溶于水，水溶液成弱酸性。五倍子丹宁粉或栲胶均不能直接用来处理泥浆，需要用烧碱进行水解处理。经处理后得丹宁碱液NaT或栲胶碱液NaK。它们起作用的主要成分都是丹宁酸钠，在泥浆中，丹宁酸钠被吸附在粘土颗粒水化弱得端部，由于丹宁酸钠分子中得羧钠基COONa和酚钠基ONa有强的水化性，使粘土颗粒的水化膜增厚，拆散或削弱了泥浆的网状结构，放出被网状结构所包围的自由水，从而降低泥浆的粘度、切力，并有一定的降失水作用。配制丹宁碱液常用的配方是丹宁粉：烧碱2：1、1：1、1：2不等。栲胶中含纯丹宁量较少，配制栲胶碱液的常用配方是栲胶：烧碱=2:1或3：1。它们一般配成1、10或1/5浓度，泥浆中加入量为0.5%1%。为了便于现场使用，有些化工厂生产有栲胶碱粉成品。丹宁碱液和烤焦碱液是良好的泥浆稀释剂。但它们抗盐、抗钙 、抗温 的能力较差，而且栲胶碱液中含有糖类，温度较高时容易发酵变质。为了提高丹宁类处理剂的技术性能，各地厂家生产有多种丹宁类改性产品。1、磺甲基化丹宁（代号SMT）和磺甲基化栲胶（代号SMK）它们是由丹宁或栲胶与甲醛和亚硫酸氢钠进行磺甲基化反应制成的，是80年代初发展起来的一种较好的稀释剂，具有强的抗温（达180）能力和一定的抗钙、抗盐能力。成品为棕褐色粉状或细粒状，吸水性强，易溶于水，水溶液成碱性。在泥浆中加入0.5%!1%即可获得良好的稀释降粘效果。2、丹宁酸钾KTN丹宁酸钾是成都某化工厂1989年新开发的产品。在丹宁分子中引入钾离子，除了保持原有的稀释性能外，还具有抑制泥、页岩吸水膨胀的能力。产品为棕褐色粉状，易溶于水，在泥浆中加量约0.2%0.5%。（二）腐植酸类腐植酸处理剂是以褐煤（也用泥煤或风化煤）为基础原料的有机处理剂。在50年代，我国煤田钻探广泛应用由褐煤经烧碱处理而制成的煤碱剂，作为泥浆的降失水剂和稀释剂。60年代发展了具有抗盐能力的硝基腐植酸碱剂；70年代研制初抗温和降失水、降粘性能都较强的磺甲基褐煤和铬制剂等；80年代积极推广使用水敏性岩层具有稳定作用的各种含钾盐的腐植酸处理剂；近几年来，对腐植酸进行复配、接枝等处理，获得了多种具有多功能的腐植酸类处理剂。目前我国生产的腐植酸类处理剂已有数十种之多。褐煤中含腐植酸约2080不等、此外，还含有沥青、树脂、糖类等杂志。腐植酸不是单一的化合物，而是分子大小不等（分子量由几百至数十万）、结构互不一致的多种化合物的混合物。这些化合物中含有碳、氢、氧、氮和少量硫、磷等元素。腐植酸含有十多种活性基团（官能团），其中起主要作用的基团是羧基COOH、酚羟基OH甲氧基CH2O等。腐植酸的分子结构至今尚不十分清楚，但其基本骨架是碳链和碳环，因此热稳定性较好，抗温可达180190。用烧碱溶液处理褐煤，得煤碱剂（其主要成分为腐植酸钠NaHm）。这时，褐煤中的羧基COOH变为羧钠基COONa，酚羟基OH变为酚钠基ONa。这些基团的水化技能力很强，当腐植酸钠分子被粘土颗粒吸附时，便在粘土颗粒表面形成厚的水化膜。从而提高了粘土颗粒的分散稳定性，起到降低泥浆失水作用和稀释作用。烧碱剂作为传统降失水剂，目前仍然使用，但广泛采用的是具有更多作用功能的改质产品。1、腐植酸钾KHm腐植酸钾是前见年发展起来的腐植酸类处理剂，它由褐煤或风化煤与氢氧化钾KOH反应制成。用腐植酸钾来处理泥浆，除了起降失水和稀释作用外，由于所含的K+进入孔壁粘土矿物晶格的六角环空穴中，并嵌在那里起封闭作用，从而抑制了泥、页岩的水化膨胀。所以腐植酸钾是一种良好的防塌剂。江西、河南、四川成都等许多化工厂都生产此种产品。腐植酸钾呈黑色粉状，易溶于水，无毒，可以直接加入泥浆中，边搅拌边加入，一般加量为0.1%0.5%。2、硝基腐植酸碱剂硝基腐植酸是由硝酸与褐煤在温度4050的条件下反应制成，呈棕黄色粉状。再用NaOH溶液中和到pH=910即成为硝基腐植酸碱剂。硝基腐植酸碱剂有良好的降失水作用，其稀释作用比丹宁酸钠和腐植酸钠都强。抗盐、抗钙侵能力也强，抗温能力达到200以上，对于混油泥浆油良好的乳化作用。在硝基腐植酸的基础上，用氢氧化钾处理得硝基腐植酸钾NKHm，还有硝基铁钾腐植酸HAN-3等，它们除了具有硝基腐植酸钠得作用外，还增加了放塌性能。3、铬腐植酸CrHm 铬腐植酸是由重铬酸钠与腐植酸在温度为80以上得条件下反应制成。其反应过程包括氧化反应和螯合两步。氧化反应使腐植酸极性基团（如羟基）增多，亲水性增强。螯合反应是重铬酸钠在氧化反应中被还原生成得Cr3+和氧化腐植酸，或未氧化得腐植酸进行螯合，生成螯合物铬腐植酸。故处理泥浆时铬不电离，铬和腐植酸以络合状态一起吸附在粘土颗粒表面。因此铬腐植酸是一种非离子型泥浆处理剂。铬腐植酸具有降失水作用，也有稀释作用，抗温性能好，抗盐、抗钙性能都比腐植酸钠强。铬腐植酸和铁铬盐配合处理泥浆效果更好。常用配比为，铁铬盐：铬腐植酸2：1。4、磺甲基腐植酸SMC磺甲基腐植酸又叫磺甲基褐煤，是在pH911的条件下，用甲醛和硫酸钠对褐煤进行磺甲基化反应制成。它的主要特点是，在高温（200220）下仍具有良好的降失水作用和稀释作用。磺甲基褐煤是一种具有抗温性能的泥浆处理剂。5、KP共聚物KP共聚物是1982年福建安溪石门第二化工厂研制生产的一种泥浆处理剂，是由腐植酸钾KHm聚丙烯胺PAM、羧甲基纤维素CMC和表面活性剂等共聚而成。此种产品呈咖啡色粉状物，水溶性很好，并具有上述各成分的综合性优点：（1）因含有部分钾离子，防塌性能好（2）含有大量的吸附基团羟基OH、胺基CONH2和水化基团，如羧钠基COONa等，因而具有良好的降失水作用。（3）处理泥浆的粘度适当，流变性好，且有一定的絮凝作用。（4）因含有少量表面活性剂，润滑作用好。KP共聚物使用时可直接加入泥浆中，也可先溶于水。干粉的加量一般为泥浆量的0.05%0.4%。（三）木质素磺酸盐类木质素存在于植物的枝、干、根中，其含量约占植物枝干量的1530。在造纸工业上，用亚硫酸法蒸煮的纸浆废液中含有较多的木质素磺酸盐，以及糖类、树脂、蛋白、丹宁等有机物。纸浆废液再经发酵，使其中的糖类变成酒精被提取后，剩下来的残液被称为亚硫酸盐酒精废液，它可以直接用来处理泥浆，其稀释作用。但目前很少单独使用，广泛使用的是经专门处理后的改性产品。1、铁铬木质素磺酸盐FCLS简称为铁铬盐它是亚硫酸盐酒精废液在温度为6080的条件下，用硫酸亚铁和重铬酸钠混合液进行处理，经氧化和络合反应，再经除去杂志、喷雾干燥后得到的黑色粉状的铁铬盐产品。铁铬盐在泥浆重主要起降粘稀释作用，具有强的抗盐、抗钙、抗温（可达170180）能力。还有一定的降失水作用和抑制泥、页岩的水化分散作用。关于铁铬盐的化学结构，目前还没有完全弄清楚，其大致的化学结构式如图33所示，但有几点式比较肯定的：（1）它是含有苯环结构的有机高分子物。分子大小不一，分子量由数万至十万以上。铁铬盐长的分子链在泥、页岩表面吸附，具有抑制泥、页岩水化分散作用。（2）铁铬盐结构重的Fe2+和Cr3与木质素磺酸重的两个或三个极性基团结合（螯合作用）。形成较稳定的螯合物（也叫内络合物）,Fe2+、Cr3便不能电离出来。因此，铁铬盐属于非离子型有机处理剂，能溶于碱性、中性、酸性水溶液中，有 较高的抗盐、钙污染能力。并由于磺酸基中的硫是直接与碳原子相连的，故热稳定性好，抗温性强。（3）铁铬盐之所以能作为稀释剂，主要是由于含有多官能团的铁铬盐分子优先吸附在粘土颗粒端部，增加该处的水化，削弱或拆散泥浆中粘土颗粒形成的网状结构，放出自由水，从而减弱了粘土颗粒间的流动阻力，使泥浆粘度和切力降低。铁铬盐易溶于水，可直接加入泥浆中。在淡水泥浆中的加量一般为0.1%1%，在扬水泥浆中的加量达5。铁铬盐属弱酸性，使用时应加碱配合处理，调节pH值达910。铁铬盐是高分子物，加量多时反而会增加泥浆的粘度。铁铬盐处理泥浆的主要缺点是，泥皮的摩擦系数较大，铬对环境有污染。2、硼铁木素腐酸盐BFLH为防止铬对环境的污染，国内外都在研究和推广应用不含铬的木质素磺酸盐。东北内蒙古煤田地质局沈阳测试中心研制出以硼代铬大的硼铁木素腐酸盐处理剂。钙处理剂是由木质素磺酸钠盐和硝基腐植酸钠盐用硼（砂）、铁（三氧化铁）作螯合剂经螯合作用制成。产品为黑色粉状，无毒，无环境污染，经现场使用表明，硼铁木素腐酸盐除具由良好的稀释作用外，还有降失水作用和抗温（150以上）、抗盐、抗钙的功能。在泥浆重的加入量约1%左右。（四）丙烯酸盐类我国石油钻井早在70年代初九使用聚丙烯酸盐类泥浆处理剂，地质岩心钻探于70年代后期推广使用。目前，聚丙烯酸盐类泥浆处理剂已有十多个品种，常用的有，水解聚丙烯 ，聚丙烯 胺及其水解物、聚丙烯酸钙、聚丙烯 钙、磺甲基聚丙烯 胺以及各种多元共聚型聚合物。这些处理剂因其分子量不同、水解度不同、官能团种类不同，在泥浆中所起的作用液有所不同。1、水解聚丙烯 聚丙烯 PAN就是制造 纶人造羊毛）的人工合成纤维材料。它是由丙烯 （CH2CHCN）经聚合而成的高分子物，其结构式表示如下：N为平均聚合度（即链节数），一般为23503760；节分子量为53，故一般产品的分子量为12.5万至20万。聚丙烯 不溶于水，不能直接用来处理泥浆。在温度为9095的条件下，用烧碱液对聚丙烯 进行水解，得到水解聚丙烯 HPAN，其水解反应式表示如下：可见水解聚丙烯 实际上是丙烯酸钠、丙稀 胺和丙稀 的共聚物。在共聚物中有三种基团，即羟钠基COONa、 胺基CONH2和 基CN。起重 胺基和 基不电离，水化弱，可通过与粘土颗粒表面的氧或氢氧形成键而与粘土颗粒相吸附；羧钠基是可电离的水化基，具有强的水化性。因此，HPAN能溶于水。HPAN分子中羧钠基的个数与聚丙烯 总链节数n的比值，称为HPAN的水解度，即水解后转变为羧钠基的百分数。羧钠基数量越多，水解度越高。作为泥浆降失水用的水解聚丙烯 ，水解度为60左右时效果较好。当聚合度n较大时，降失水能力和增粘作用都有提高。HPAN的降失水作用机理主要时水化基（羧钠基）的水化作用，使粘土颗粒表面带来水化膜。同时，它是链状结构的高分子物，粘土颗粒吸附在其链节上，形成高分子结构的保护作用，使粘土颗粒保持分散和稳定。但是，由于其分子不够大，分子链不够长，因此絮凝作用不强。HPAN使碳链结构，其抗温能力达240250，抗盐能力也强，当抗钙能力弱，一般为200300ppm。许多地质勘探队购进 纶下脚料自行配制水解聚丙烯 。常用的配比使， 纶：烧碱：水1：0.30.5：5（重量比）。在温度为9095的条件下水解34小时，得浓度为1518、水解度约为60得HPAN，在泥浆中的加量一般为0.7%1%。各地化工厂生产的水解聚丙烯 产品多为固体粉末或颗粒状，有效成分含量85，易溶于水。使用时可先用水稀释，也可直接加入泥浆中（边加入边搅拌即可溶化），加入量一般为0.2%0.5%。2、聚丙烯酰胺及其水解物聚丙烯酰胺PAM一般为丙稀 为原料，在酸性条件下进行水解中和，得到丙稀酰胺，再经聚合成为聚丙烯酰胺。此种产品无味、无臭的白色固体粉状物。目前产品多位浓度为78的透明胶状物。聚丙烯酰胺属线状非离子型高分子聚合物，在水中经历溶胀、脱落和分散的过程，因此溶解度速度较慢。分子量对聚丙烯酰是一个重要参数。目前钻探泥浆常用的PAM，其分子量有100500万的，主要用作絮凝剂；有100万一下的，主要用作降失水剂和增粘剂。未水解的PAM一般只用来作絮凝剂而不直接用于配制泥浆。PAM用烧碱液进行水解，得到水解聚丙烯酰（HPAM或PHP），其水解反应如下：以上式可见，其水解物是丙烯酸钠和丙稀酰胺的共聚物。其中酰胺基转化未羧钠基的百分数，就叫水解聚丙烯酰胺的水解度。即：水解度x/n100水解度越高，表示丙烯酸钠含量越多，水溶性也越好。水解度的大小可通过加碱量来控制，加碱量可按下式计算：WNAOH=40/71WPAMH或H71WNAOH/40WPAM式中WNAOH烧碱重量（kg）；WPAM干聚丙稀酰胺重量（kg）；H要求的水解度（）；40烧碱的分子量；71聚丙烯酰胺的节分子量。水解方法可采用高温（90100）法或常温（2030）法。高温水解一般进行34小时，常温法需23天。水解度是聚丙烯酰胺的又一个重要参数。30左右水解度的聚丙烯酰胺絮凝能力最强，并具有选择性絮凝作用（即对膨润土不絮凝，而对非膨润土发生絮凝）。水解度为30时，其分子结构和基团（水化基和吸附基）的搭配较为合理，这时分子链容易伸展，作用基团外露，增大了与粘土颗粒的接触面积，从而时絮凝能力增强。关于高聚物对粘土的选择性絮凝问题，是个比较复杂的问题。一般认为，膨润土矿物颗粒（蒙脱石）、本身有很强的负电性，电动电位很高，粘土颗粒周围形成一层很厚的水化膜，颗粒之间排斥力很大，要使它们絮凝起来比较困难，即使被高聚物分子桥接，但也往往由于斥力大而不发生聚结或絮凝。而非膨润土矿物则不然，它们电负性低、分散性差，一旦被高聚物分子桥接，由于颗粒间斥力小，便很容易产生絮凝并沉淀。不同水解度的PAM在处理泥浆时有不同的作用。未水解或低水解度的PAM起全絮凝作用，用于清除泥浆中的固相组分（含膨润土成分），或用于全絮凝堵漏；30水解度的HPAM起选择性絮凝作用，常用于配制不分散低固相泥浆；高水解度（6080水解度）的HPAM则是良好的降失水剂和增粘剂，兼有絮凝作用；完全水解的，已成为聚丙烯酸钠，只能做为泥浆的降失水剂和增粘剂之用。聚丙烯酰胺在泥浆中起絮凝或起稳定降失水作用与其加量有很大关系，加量较低（5080ppm）时，主要起絮凝作用；加量较高（300500ppm以上）则对粘土颗粒起保护和稳定作用，有利于降失水和增粘。使用HPAM处理泥浆时，要求泥浆的pH值应在79之间。若pH值过小，羧钠基COONa会转变为羧基COOH，使其水化性降低、分子链卷曲，这样对絮凝不利；pH值过高时，会使HPAM继续水解，酰胺基CONH2继续减少，也要影响絮凝效果。HPAM的抗温性能较好，并有一定的抗盐、抗钙能力，用于处理泥浆还有润滑作用。各地化工厂生产有不同分子量和不同水解度的聚丙烯酰胺产品。有固体粉状物（有效成分90）和胶状物（有效成分8）。使用时均需先配成0.51的水溶液（若能加温至5060溶液更快），在加入泥浆，在泥浆中的加量为50500ppm不等。3、聚丙烯酸钙CPA以聚丙烯酰胺为原料，加烧碱进行充分水解，再加入CaCl2溶液交联聚沉，然后经挤水、切碎、烘干、磨细，即可得到粉状聚丙烯酸钙。聚丙烯酸钙是一种抗告浓度钙Ca2+、镁Mg2总含量为4000ppm时，加入0.5的CPA（还需加入0.5%的Na2CO3）,可将泥浆的失水量由48mL下降到4ML。CPA还具有改善泥浆流变特性的效能，用它处理过的泥浆由很好的剪切稀释作用。但应注意，CPA不溶于水，不能直接加入泥浆，必须先加入助溶剂（一般用Na2CO3）进行处理，使其分子中的羧酸钙（COO）2Ca部分地转变为羧酸钠COONa。常用地配比是，CPA：Na2CO34：1。4、聚丙烯 钙CPAN此产品是以 纶废丝为原料，用NaOH进行水解，而后用钙盐（一般用CaCl2进行交联沉淀而成的，浅黄色或灰白色粉状物。CPAN是一种很好的泥浆降失水剂，且增粘不大；抗盐能力强，可在有盐侵条件下使用，也可用于配制盐水泥浆；具有高温稳定性，抗温达180200。该产品已加入助溶剂（纯碱），可以直接用于处理泥浆。在淡水泥浆中的加量为0.5%1.5%；在盐水或饱和水盐水泥浆中的加入量需大些。5、磺甲基化聚丙烯酰胺SPAMSPAM是由聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠在碱性条件下反应而成。反应厚生成物的分子上含有多种作用基团，如酰胺基CONH2，羟甲基CH2OH、磺甲基CH2SO3Na、羧钠基COONa等。因而，SPAM的降失水性、防塌和抗钙、抗盐、耐高温等性能都优于普通聚丙烯酰胺。6、80A51共聚物80A51共聚物是由丙稀酰胺和丙稀酸钠共聚而成。它有适当的聚合度及搭配合理的吸附基CONH2和水化基COONa。用此共聚物处理的泥浆具有选择性的絮凝作用，对钻屑和劣质土絮凝，对膨润土增效。用它配制的不分散、低固相泥浆，能有效地提高泥浆地剪切稀释作用，并有降失水和防塌性能。产品为无色或微黄塞粉末、易溶于水，在泥浆中的加入量一般微2001500g/m3(ppm)。河南新乡、广州、大连等地的化工厂有产品销售。7、复合离子型聚丙烯酸盐PAC141PAC141是丙稀酸、丙稀酰胺、丙稀酸钙和丙稀酸钠的四元共聚物。产品为白色或微黄色粉末，含有酰胺基、羧钠基、羧基、羧钙基（COO）2Ca等多种基团。该处理剂配制的泥浆具有良好的降失水、增粘和剪切稀释作用性能，可以保持泥浆的低固相；同时还具有抗盐、抗钙、抗温等多种功能。PAC141既适用于淡水泥浆，又可用于盐水和饱和盐水泥浆。在淡水泥浆中的加入量一般为0.1%0.3%；盐水或饱和盐水泥浆中的加入量为0.7%1.5%。PAC141的水溶性好，使用时可直接加入泥浆中。8、聚乙烯醇聚乙烯醇PVA是一种合成的亲水性高分子物，是制造纤维“维尼纶”的原料。产品为白色粉末。其分子结构是：聚合度n为1700，分子量为2.53.5万。由于大分子上有许多的醇基OH，与极性的水分子产生溶剂化作用，因而有良好的水溶性，近两年来作为一种新型的钻井液材料已为人们所重视。经使用表明，在常温下用可完全溶解的PVA为主剂配制的钻井液，具有低失水量、粘度稳定（钻井水敏地层不增粘）和剪切稀释作用明显等性能；用PVA与无机盐（硼砂）交联后生成地络合物胶，具有防渗、防漏和护壁防塌等作用。（五）聚糖类聚糖也称多糖，水解后可产生多个单糖地有机高分子聚合物。目前用于泥浆处理地聚糖类有：纤维素类、淀粉类、植物胶类和生物聚合物类。它们在分子结构上的共同特点是：（1）都是长链式的，链节单元均属环式结构，链节之间以 键联结。（2）分子量由几万至百万，每个链节单元含有三个活性基团（醇羟基）。（3）与聚丙烯酸盐类相比，聚糖类链节分子量较大而分子链尺寸较小，柔性较差，因而“桥联“能力和絮凝作用不及聚丙烯酰胺。但它有多个作用基团，与粘土颗粒和水分子有强的吸附作用。（4）聚糖类有机分子溶于水，使液相粘度升高。所以，聚糖类处理剂在泥浆中主要起分散稳定、降失水和增粘作用。1、纤维素类纤维素是由多个葡萄糖单元构成的链状高分子物。分子式为（C6H10O5）n结构式如下：泥浆处理中常用的纤维素类产品式钠羧甲基纤维素NaCMC。它是将纤维素（棉花、木屑、甘蔗渣等）放在烧碱溶液中浸泡，变为碱纤维素，再经一氯醋酸ClCH2COOH醚化反应得羧甲基纤维素。若在醚化过程中同时加入烧碱或纯碱液，即可得到钠羧甲基纤维素NaCMC。其分子结构式如下：产品为白色粉粒状或纤维状物，无味、无毒、溶于水，水溶液呈中性或弱碱性。NaCMC得降失水、增粘和水溶性与产品得聚合度n和取代度（醚化度）有直接关系。NaCMC的聚合度n一般以浓度为2的NaCMC水溶液的粘度为标准，把NaCMC分为高粘度、中粘度和低粘度三种类型产品。高粘度产品为8001200mPas（8001200CP），中粘度为300600mPas（300600CP），低粘度为1030mPas（1030cp）。高粘度的产品主要适合于作泥浆增粘剂，低粘度的主要适合于作降失水剂，中粘度的既起降失水作用又能提高粘度。取代度x（醚化度）是指纤维素链节中三个羟基OH中的氢被钠羧基CH2COONa所取代的程度。如果链节中三个羟基OH中的氢只有一个被取代，则其取代度为1；若两个链节中只有一个氢被取代，则取代度为0.5。取代度越高，表示钠羧基数量越多，水溶性越好；取代度小于0.3时，产品不溶于水。NaCMC的取代度一般为0.50.85之间。NaCMC降失水作用机理和许多有机处理剂有相类似的地方。分子中的羟基OH和醚氧O与粘土颗粒形成氢链而相吸附；分子结构中的羧钠基COONa的水化，使粘土颗粒具有良好的水化膜，从而使粘土颗粒分散稳定，泥浆失水量降低。NaCMC有较好的抗盐能力和一定的抗钙能力，既适用于淡水泥浆，又可用于盐水和饱和盐水泥浆、钙处理泥浆。但由于分子链上是醚键和配糖键，抗温性能不高（120140）NaCMC的加入量，用于淡水泥浆时一般为0.10.5，用于钙处理泥浆和盐水泥浆时的加入量要多些，用于饱和盐水泥浆的加量达25。使用时应先配成15的水溶液，然后加入泥浆中。属纤维素类处理剂的产品还有甲基羧甲基纤维素MCMC、羟乙基纤维素HEC、钠纤维素硫酸脂NaCS等，它们的功能上的主要特点是具有更好的抗盐、抗钙和抗温能力。2、淀粉类 淀粉用于处理钻井用泥浆已经又60多年的历史。据国外有关资料介绍，在50年代，每年用作钻井泥浆处理剂的淀粉达23万吨，至1982年达65740万吨。在泥浆处理剂中，淀粉类处理剂的总量仅次于铁铬盐和褐煤而居第三位。在我国，长期以来在钻井生产上没有很好地开发和利用淀粉处理剂。近几年来，由于钻井新技术地推广、应用和我国农业地发展，淀粉类处理剂产品的应用又引起钻探行业的重视。因为淀粉类泥浆处理剂有以下三个优点：原料来源丰富，价格便宜；降失水效果好，尤其用于盐水泥浆和钙处理泥浆；用量少、无污染，并适合于不分散低固相泥浆中使用。淀粉的分子式为（C6H10O5）n与纤维素相同，但它们在分子结构上都有很大差别。纤维素是无支链的长链状结构，而淀粉则是由两种不同的分子结构组成：一种是可溶性的直链淀粉，聚合度为200300，分子量3万5万；另一种是不溶性的支链淀粉（也叫淀粉皮质），聚合度为6003700，分子量10万600万。直链和支链淀粉的分子结构如图34所示。大约每隔20个葡萄糖单元就有一个支链。工业用淀粉大多从玉米中提取，玉米中淀粉的含量约为5565。淀粉含量中直链淀粉约占2030，支链淀粉约占7080。天然淀粉一般不能直接用于处理泥浆，须经预胶化处理或改性处理。目前用于泥浆处理的有预胶化淀粉，羧甲基淀粉和羟乙基淀粉。1）预胶化淀粉MPGSMPGS是一种应用较多的泥浆降失水剂。可用于淡水、盐水和饱和盐水泥浆、钙处理泥浆或低固相泥浆。该产品生产工艺简单，价格便宜。预胶化淀粉的合成，是把淀粉和水按一定比例拌合成淀粉浆液，在60100的温度下，用NaOH（H2SO4或HCl）做催化剂，蒸煮一定时间，再经洗涤、提取、干燥、粉碎而得干粉状得成品。加碱或酸的作用是使支链淀粉皮壳破坏，淀粉渗出而胶化。用NaOH做催化剂时，其加量一般是原料淀粉的1/20。预胶化淀粉在泥浆中的加量，淡水泥浆加量1.0左右，饱和盐水泥浆加量为23。预胶化淀粉抗温能力低（一般低于120），且易发酵变质，在淡水泥浆中使用需加防腐剂（常用甲醛），或将泥浆的pH值提高至12左右。2）羧甲基淀粉MCMS MCMS是淀粉的改性产品。它是将淀粉置于烧碱溶液中，使支链淀粉的外皮破坏，可溶性淀粉渗出，再经一氯醋酸醚化而成。其合成方法与NaCMC基本相同，产品为白色粉末。经改性处理后，在淀粉分子上引入了一定数量的强亲水基团钠羧甲基CH2COONa，使其具有更好的水溶性。羧甲基淀粉比预胶化淀粉有更优的降失水性能，而且粘度提高不多，抗钙、抗温、防腐能力强，一般不发酵。淡水泥浆中的加量为0.30.5，饱和盐水泥浆中的加量为1.01.2。3）羟乙基淀粉MHES羟乙基淀粉是淀粉与环氧乙烷OCH2CH2在强碱性条件下起化学反应而生成的，具有优良的降失水性能合提粘作用，目前主要用于盐水合饱和盐水泥浆。淀粉类处理剂与纤维素类处理剂相比，淀粉来处理剂起降失水作用的同时，对泥浆的粘度增加不大，抗盐、抗钙的性能更好，价格也较便宜，但加量纤维素类高些。3、植物胶类60年代初，野生植物胶类开始用于钻井液。经查明，约有数十种野生植物的叶、茎、皮、果实（仁）等，其成分主要是多糖、淀粉、蛋白质等高分子化合物，可溶于水或碱液中，加入泥浆起降失水合增粘作用，或用作无粘土冲洗液的原料。其中使用效果较好的有雷公蒿叶粉、魔芋粉和天菁粉等。1）雷公蒿叶粉又叫钻井粉，是成熟的野生山胡椒树叶，经晒干、粉碎而制成的黄色粉状物。其成分含多糖（约310）、蛋白质（712）和少量丹宁（约0.31%）.它具有较好的水溶性，能吸附大量水分子。胶液本身失水量很小，是泥浆优良的降失水剂和增粘剂，并有良好的抗盐能力。使用时可直接加入泥浆中或与适量的NaOH配成碱液后加入泥浆。钻井粉碱液的配制一般为，钻井粉：NaOH：水10：23：20；钻井粉加量一般为泥浆体积重量的0.10.3，盐水泥浆可加入12。2）魔芋粉MY 学名 ，盛产于长江以南各省，为多年生草本植物。把地下茎块去皮、烘干、磨碎得土黄色魔芋粉，细度为60100目，广泛用于食品、纺织、医药等。 魔芋的主要成分为赶路聚糖，是由许多个甘露糖构造单元聚合而成，分子量从几万至十几万。其结构式为： 魔芋易溶于水（较慢），吸水可膨胀80100倍。魔芋胶溶液的粘度可超过任何植物胶，故有“植物胶体之王”的美称。市场有魔芋片或魔芋粉出售。 魔芋粉在钻探上主要用作物粘土冲洗液。由于魔芋粉与清水搅拌所得胶液失水量太大，因而需要用NaOH进行处理，或者用交联剂进行交联。常用的交联剂有硼砂、三氯化铁、水玻璃等。 魔芋用烧碱处理的配方是，魔芋粉：NaOH：水1：0.2：50100。先将魔芋粉溶于水中（在5060的温度下搅拌），然后加入NaOH拌匀即可使用。经烧碱处理的魔芋胶具有很好的降失水作用和防塌性能。其主要原因是，碱性条件有利于水分子进入聚糖之间，并以氢键联结的形式存在，由于大量水分子被聚糖束缚，因此自由水减少；另一方面，魔芋胶液的胶粒通过分子链上的OH与孔壁的粘土矿物形成氢键而被吸附，在孔壁上形成致密。透水性差的胶膜（泥皮），起降失水作用，并起抑制泥、页岩的水化膨胀作用。在碱性条件下，用硼砂对魔芋胶进行交联，使硼酸离子与链型的甘露糖分子以氢键联结，形成体型网状结构，分子量增加很多，从而大大提高了胶液粘度，有利于携带岩屑、防漏和起护壁作用。但这时失水量有所增加，应注意选定硼砂加量。有资料提出，硼砂加入量为魔芋粉的2左右为宜。配制无粘土冲洗液时，魔芋粉用量一般为0.10.5。魔芋属非离子型多糖聚合物，分子链上的OH基本不电离。因此，受阳离子（Ca2+、Mg2）影响较少，有较好的抗钙、抗盐能力。但其抗温性能差，易发酵腐败。故使用时应加防腐剂，一般加入50ppm的甲醛即可起防腐作用。3）田菁TG 又名咸菁，是植物田菁种子的胚乳经加工。粉碎而成，呈白色粉状，粒度为100180目。田菁粉的主要成分是半乳甘露聚糖，分子量约39万，吸水性强，易溶于水，钻探上主要用于配制无粘土钻井液。 田菁粉在碱性条件下与硼砂或氯化锌交联，可使胶液失水量大大降低，粘度提高，并具有抗盐、抗钙侵的性能。他的功能和作用原理与魔芋相似。1985粘，中南工业大学和江西煤田地质勘探公司195队用田菁粉为原料，研制了适用于各类地层的无粘土钻井液。4、生物聚合物 生物聚合物是60年代初美国埃索生产研究公司最先研制的产品，称为XC聚合物，开始用作泥浆处理剂，后又广泛用于食品、纺织、医药等方面。XC聚合物多用玉米淀粉为培养基，在细菌（黄原单胞杆菌）作用下产出可溶性聚糖。其分子主链是葡萄糖单元，侧键有甘露糖、葡萄糖醛、丙醛酸等，分子量达1106以上。分子结构见图35所示。从其分子结构看：带有较长的支链，易于形成网状结构，有增粘作用；支链长，链的柔性大，易于改变形态而按剪切方向排列，因此加入泥浆中较好的剪切稀释作用；分子结构中含有羧基、羰基、羟基等多种基团，与粘土颗粒多点吸附，形成吸附水化层（膜），对粘土颗粒起护胶作用，可提高泥浆的稳定性。因而具有降失水和一种泥、页岩坍塌作用。XC聚合物还有很强的抗盐、抗钙能力，所以适用于各种类型的泥浆中。国产XC131生物聚合物产品呈淡黄色粉状，有效成分为90，易溶于水。使用时先将粉状物配成浓度为1的溶液，然后加入泥浆中。一般用量13kg/m3，同时加入防腐剂0.050.15kg/m3。生物聚合物水溶液可用铬离子Cr3进行交联，提高粘度用于作无粘土钻井液。常用的铬离子交联剂有氯化铬CrCl3或硫酸铬Cr3（SO4）218H2O。其交联的方法是，先将生物聚合物溶于含钙80ppm的水中，取相当于生物聚合物重量20的铬盐溶于水，而后加入到生物聚合物的溶液中进行交联，再用烧碱调节pH值到7.510就成。（六）沥青类前苏联早在30年代初就研究将沥青作为泥浆处理剂用于地址钻探。我国对沥青泥浆处理剂的研究起步于70年代初，最早用于石油钻井。我国是一个产油国家，沥青产量很大，将沥青用作泥浆处理剂开发应用，具有重要的经济意义。沥青是原油精炼后的残留物。其主要组成分