泥浆化学药品添加剂及性能.doc

常用钻井液药品及其性能一、无机处理剂1、碱类处理剂（1）氢氧化钠：又名烧碱、苛性碱，分子式NaOH，相对分子质量40.00。它是一种乳白色的晶体，常温下密度为：2.02.2g/cm3,熔点为318。易溶于水，溶解时放热，溶解度随温度升高而增大。水溶液呈强碱性，pH值为14，对皮肤和衣服有强腐蚀性，也溶于酒精和甘油中，难溶于醚、烃类，易吸潮，从空气中吸收CO2容易变成Na2CO3。在水溶液中全部电离。在钻井液中的作用如下：1） 提供OH-,调节钻井液的pH值。2） 提供Na+，促进粘土水化分散。3） 与某些有机处理剂配合使用，既提高pH 值又改善性能。4） 单独使用NaOH溶液可提高钻井液粘度、切力。5） 在钙处理钻井液中，可控制石灰的溶解度和钙离子浓度。（2）氢氧化钾：又名苛性钾。分子式KOH，相对分子质量56.0。为白色半透明晶体，常温密度为2.04g/cm3,熔点为360。易溶于水，溶解时强烈放热，水溶液呈强碱性，pH值为14，有较强的腐蚀性，也溶于酒精和甘油，难溶于醚及烃类，易从空气中吸收CO2生成K2CO3。在水溶液中全部电离。在钻井液中的作用如下：1） 调节pH值。2） 具有良好的防塌作用。3） 还可与某些有机处理剂水解生成钾盐，如聚丙烯腈钾等。（3）氢氧化钙：又名熟石灰、消石灰，分子式Ca(OH)2,相对分子质量74.10。为白色粉末，常温下密度为2.082.24g/cm3,吸潮性强，易吸收空气中的CO2变成CaCO3，在水中溶解度小，溶解度随着温度升高而降低。碱性较强，对皮肤和织物有腐蚀性。 在钻井液中的作用如下：1） 提供Ca2+离子，抑制粘土水化分散。2） 提供提供OH-离子，提高钻井液的pH值。3） 配制石灰乳堵漏剂。2、盐类处理剂（1）碳酸钠：又名纯碱、苏打。分子式Na2CO3，相对分子质量106.00。为白色粉末或细粒，常温下密度为2.5g/cm3左右，熔点为852，易溶于水，水溶液pH值为11.6。在空气中易结成硬块。在水溶液中水解产生Na+、OH、HCO3和少量CO32离子。在钻井液中作用如下：1） 提供Na+，促进粘土水化分散。2） 沉降钻井液中过多的钙离子。3） 调节pH值。（2）硅酸钠：又名水玻璃、泡化碱、偏硅酸钠。分子式可用Na2OxSiO2或Na2SiO2来表示。一般为粘稠状半透明液体，随含杂质不同而呈无色、棕黄色或青绿色。影响水玻璃的性质的因素一是x值越大，水玻璃pH值越低；二是水玻璃密度越大，其粘度越大。现场一般采用x值（即SiO2与Na2O的比值）为2.0左右，密度1.51.6g/cm3，它的碱性较大，pH值可达11.512.0。在钻井液中可作无机絮凝剂，同时水解反应也能对pH值变化起缓冲作用。具有胶凝作用，是一种很好的堵漏剂，可配制硅酸钠钻井液等，但水玻璃处理的钻井液抗钙能力较差。3、加重剂加重剂一般应具备：密度大、惰性物、硬度要低、颗粒要细等条件。（1）重晶石粉：化学名称为硫酸钡，分子式为BaSO4，相对分子质量为233.4。纯品为白色，含杂质时带浅黄色或棕黄色。细度为粒径大于127m的颗粒低于3.0%，莫氏硬度为2.53.5，密度大于4.20g/cm3。有微毒性，不溶于水、有机溶剂、酸或碱溶液。只少量溶于浓硫酸生成硫酸氢钡。它是目前常用的加重剂，主要用于水基或油基钻井液的加重剂，可使密度达2.0g/cm3以上。可作重晶石封堵剂，或用于高压层固井的水泥浆加重剂。（2）石灰石粉：化学名称是碳酸钙，分子式为CaCO3，相对分子质量为100.1。纯品为白色粉末，含杂质呈灰色、灰白色、灰黑色、浅黄色或浅红色等。细度要求粒径大于127m的颗粒低于3.0%，莫氏硬度为34，密度大于2.7g/cm3。不溶于水，溶于含有CO2的水中而生成Ca(HCO3)2，溶于酸而放出CO2气。有利于油层酸化，但密度较低，不宜配制密度超过1.30g/cm3的钻井液。主要用于完井液及修井液的加重剂；不同粒度配合使用可用作油层漏失的暂堵剂；用作固相降滤失剂等。（3）钛铁矿粉：化学成分为TiO2Fe3O4,相对分子质量为263.45。为棕褐色，常温下密度为4.7g/cm3，莫氏硬度为56，细度要求粒径大于127m的颗粒低于3.0%。不溶于水，部分溶于热或浓的磷酸或盐酸。主要用于完井液及修井液的加重剂，还可用来配制超密度钻井液。（4）磁铁矿粉：化学成分为Fe3O4,相对分子质量为263.45。为暗褐色粉末，常温下密度为4.95.9g/cm3，莫氏硬度为5.56.5，细度要求粒径大于127m的颗粒低于3.0%。不溶于水、乙醚、乙醇，部分溶于酸，有强磁性。适合作各种钻井液的加重剂，但硬度较高，易磨损钻具、阀门、泵配件及钻头水眼。二、有机处理剂1、稀释剂（降粘剂）稀释作用主要是通过稀释剂分子在粘土颗粒某些部位的吸附，改变粘土颗粒的表面水化状态，减弱或拆散钻井液内部的网状结构来达到稀释的目的。铁铬木质素磺酸盐：简称铁铬盐，代号FCLS，为棕黑色粉末，易溶于水，水溶液呈弱酸性。它的水溶性与磺化度有关，磺化度越大，水溶性越好，一般质品磺化度为0.9%3.8%。热稳定性好，抗温可达170180。是一种非离子型水溶性高分子化合物。2、降滤失剂（1）羧甲基纤维素钠盐：代号为NaCMC，简称CMC，目前常用的有低粘CMC、中粘CMC和高粘CMC三种。它是由棉花纤维用碱处理成纤维再在空气中干燥老化后与氯乙酸反应制得的。聚合度和醚化度是NaCMC的两个结构特点和主要性能指标，聚合度是决定其水溶液粘度的主要因素，一般在200600之间；醚化度是决定其水溶性和抗电解质性能的主要因素，一般在0.80.9之间。NaCMC为白色纤维状粉末，具有吸湿性，不溶于酸和醇等有机溶剂，易分散于水中形成胶状液，抗温达90180，有一定的抗盐、抗钙能力。主要用于各种水基钻井液的降滤失剂，还具有抑制页岩水化膨胀作用、增稠作用等。（2）水解聚丙烯腈盐类1）水解聚丙烯腈钠盐：代号NaHPAN，是聚丙烯腈加NaOH水解而得的产物。相对分子质量8万11万，聚合度235376，水解度60%左右。为淡黄色颗粒或粉末，溶于水，水溶液呈碱性，主要用作聚合物钻井液的降滤失剂，并有增粘和絮凝作用。抗盐可至饱和而抗钙较差，抗温性强。2）水解聚丙烯腈铵盐：代号NH4HPAN或NPAN，是聚丙烯腈加氢氧化铵在高温高压条件下水解的产物。相对分子质量8万11万，聚合度235376，水解度60%。产品分胶体和固体两种。主要用作防塌降滤失剂，抑制能力强，不提粘，耐高温，使用时碱度不宜过高。降滤失剂的作用原理在于通过吸附基吸附于粘土颗粒表面，而水化基给粘土颗粒带来吸附水化层，提高了粘土颗粒的聚集稳定性，使粘土颗粒易于保持分散状态，以利于形成致密泥饼，使虑失量降低。另外长链的高分子降虑失剂浓度达到一定值时，通过粘土颗粒的桥接作用，使整个钻井液体系形成混合网架结构，有利于保持粘土颗粒的适度分散，降低虑失量。此外高分子降虑失剂具有良好的堵孔作用，且可提高钻井液的滤液粘度，也是降低滤失量的一个重要因素。3、絮凝剂絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。无机絮凝剂主要是含有高价阳离子的无机盐类，其絮凝机理主要是高价阳离子对带负电的粘土颗粒起水化膜变薄、电位降低、斥力减小以至絮凝的作用，这种絮凝若控制不好易发生聚沉。有机絮凝剂是高分子化合物，分子链长，能溶于水，分子中含有较多的吸附基和水化基，能在粘土颗粒间“架桥”使粘土颗粒聚集变大、变粗，从而起到絮凝作用。有机絮凝剂又分为完全絮凝剂和选择絮凝剂。（1）聚丙烯酰胺：代号PAM，是丙烯酰胺单体聚合而成的水溶性链状高聚物。分为胶体和粉剂两种，胶体为无色透明的弹性胶体；粉剂是白色粉末。它水溶性好，热稳定性高，抗温达200，在水中不电离。主要用作不分散低固相钻井液的絮凝剂，并有改善钻井液流变性、减少摩阻和防塌等效能。（2）部分水解聚丙烯酰胺：代号PHP， 是聚丙烯酰胺在一定温度下与一定量的NaOH液水解反应的产物。水解后，水溶性增强，效果变好。一般相对分子质量为300万500万，水解度为30%的PHP絮凝效果最好。通常也分