钻井泥浆材料的所以成分及解释

(土粉)

泥浆粉的性能：奈普顿泥浆粉是一种先进的国外技术的进口产品，是一种水溶性，易混合的粉末颗粒聚合物，在水中充分溶解后成半透明糊状，粘度大，该浆在孔内沉淀杂质速度非常快，钻具在孔内钻进时，泥浆总是保持清澈透明，钻具钻杆表面干净，在孔内由于钻具连续运动，化学泥浆和水混合的越均匀粘度就越强，凝聚力也就越快，就是泥浆回到泥浆池内也没一点杂质沉淀。在孔壁周围行成了一层薄透明糊状保护层。无毒无污染，它通用于桩基钻进和地下连续墙等基础工程施工。它具有保持钻孔稳定；可配置高粘度泥浆；便于重复利用；废浆易于降解处理；回用率高；能提高桩基磨擦承载力，能提高钻屑粘聚能力利于钻屑快速清出钻孔的特点。

2、泥浆粉优势：固壁性强，孔内沉渣凝聚力强，沉淀速度快，人员劳动强度低，无污染，制浆快，无浪费，易保存，不易变质，使用简单直接均匀溶解水中即可。而使用膨润土又要通过机械搅拌，人员搬运，尘土飞扬，污染大，易浪费，长时间堆积如山，易变质等，泥浆制作最少也得两人以上才能完成泥浆拌和。

3、泥浆粉用量：配浆用水PH值调整至8—10后加入—㎏/1000L。

4、泥浆粉使用方法：在现场通常按照化学泥浆㎏：5立方清水进行配比，在配比过程中,手感稍有粘度起线丝状即可；纯碱或碱粉的配比﹪—﹪。再利用空气压缩机将气压放入池内进行泥浆充分均和即可。

碳酸钠（纯碱）化学式为Na2CO3，俗名纯碱，又称苏打、碱灰，一种重要的化工基本原料，纯碱工业的主产品。通常为白色粉末，高温下易分解，易溶于水，水溶液呈碱性。纯碱在潮湿的空气里会潮解，慢慢吸收二氧化碳和水，部分变为碳酸氢钠，所以包装要严，否则会吸潮结块，碳酸钠与水生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·H2O三种水合物，其中Na2CO3·10H2O最为稳定，且溶于水的溶解热非常小。多应用于照相行业，其商品名称为碳氧。

Na2CO3·10H2O又称晶碱，以前，晶碱常用于家庭洗涤和洗羊毛，故又称“洗濯碱”①。过去，我国民间习惯使用既能洗衣又能发面的“块碱”，那是用纯碱加大量水搅拌制成的（另加有一些小苏打（NaHCO3），其含水量在50%以上。碳酸钠溶于水时呈吸热反应，在空气中易风化。Na2CO3·7H2O不稳定，仅在～36℃范围内才能从碳酸钠饱和溶液中析出。碳酸钠是弱酸强碱盐。用化学方法制出的Na2CO3比天然碱纯净，人们因此称它为“纯碱”。纯碱的用途很广，

一般都是利用它的碱性。它可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂；在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等均要用到它，在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。纯碱是一种重要的大吨位的化工原料。纯碱生产有索尔维法①，侯氏制碱法②和天然碱加工法等，所用原料因加工方法不同而异。主要原料为原盐（包括海盐、池盐、矿盐及地下卤水）、天然碱、石灰石、氨等。中国主要纯碱厂有大连化工公司碱厂，天津碱厂，青岛碱厂，自贡鸿鹤化工总厂，湖北省化工厂。

羧甲基纤维素（CMC)为无毒无味的白色絮状粉末，性能稳定，易溶于水，其水溶液为中性或碱性透明粘稠液体，可溶于其它水溶性胶及树脂，不溶于乙醇等有机溶剂。CMC可作为粘合剂、增稠剂、悬浮剂、乳化剂、分散剂、稳定剂、上浆剂等。

羧甲基纤维素钠（CMC）是纤维素醚类中产量最大的、用途最广、使用最为方便的产品，俗称为"工业味精"。

1、用于石油、天然气的钻探、掘井等工程

①含CMC的泥浆能使井壁形成薄而坚，渗透性低的滤饼，使失水量降低。

②在泥浆中加入CMC后，能使钻机得到低的初切力，使泥浆易于放出裹在里面的气体，同时把碎物很快弃于泥坑中。

③钻井泥浆和其它悬浮分散体一样，具有一定的存在期，加入CMC后能使它稳定而延长存在期。

④含有CMC的泥浆，很少受霉菌影响，因此，毋须维持很高的PH值，也不必使用防腐剂。

⑤含CMC作钻井泥浆洗井液处理剂，可抗各种可溶性盐类的污染。

⑥含CMC的泥浆，稳定性良好，即使温度在150℃以上仍能降低失水。

高粘度、高取代度的CMC适用于密度较小的泥浆，低粘度高取代度的CMC适用于密度大的泥浆。选用CMC应根据泥浆种类及地区、井深等不同条件来决定。

2、用于纺织、印染工业纺织行业将CMC作为剂，用于棉、丝毛、化学纤维、混纺等强物的轻纱上浆；

3、用于造纸工业CMC在造纸工业中可作纸面平滑剂、。在纸浆中加入%～%的CMC 能使纸张增强抗40%～50%，抗压破裂度增加50%，揉性增大4～5倍。

4、CMC加入中可作为污垢吸附剂；日用化学如工业CMC的甘油水溶液用作牙膏的胶基；医药工业用作和乳化剂；CMC水溶液增粘后用作浮游选矿等。

5、用于陶瓷工业中可做毛坯的胶粘剂、可塑剂、釉药的、固色剂等。

6、用于建筑，提高保水性和强度

7、用于食品工业，食品工业采用高置换度CMC作冰淇淋、罐头、速煮面的增稠剂、啤酒的泡沫稳定剂等，在加工果酱、糖汁、果子露、点心、冰淇淋饮料等做为增稠剂、粘结剂或因形剂。

8、制药业选用适当黏度CMC作的黏合剂、崩解剂，混悬剂的助悬剂等。

延伸

羧甲基纤维素(CMC)的高端替代产品为((PAC)亦是一种阴离子型纤维素醚，具有更高的取代度和取代均匀度，分子链较短，分子结构更趋稳定，因此具有更好的抗盐、抗酸、抗钙、耐高温等性能，溶解性亦增强。应用于羧甲基纤维素(CMC)可应用的所有行业，可提供更好的稳定性能和满足更高的工艺要求。

溶解方法

将CMC直接与水混合，配制成糊状胶液后，备用。在配置CMC糊胶时，先在带有搅拌装置的配料缸内加入一定量的干净的水，在开启搅拌装置的情况下，将CMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和水完全融合、CMC能够充分溶化。在溶化CMC时，之所以要均匀撒放、并不断搅拌，目的是“为了防止CMC与水相遇时，发生结团、结块、降低CMC溶解量的问题”，并提高CMC的溶解速度。搅拌的时间和CMC完全溶化的时间并不一致，是两个概念，一般来说，搅拌的时间要比CMC完全溶化所需的时间短得多，二者所需的时间视具体情况而定。

确定搅拌时间的依据是：当CMC在水中均匀分散、没有明显的大的团块状物体存在时，便可以停止搅拌，让CMC和水在静置的状态下相互渗透、相互融合。

确定CMC完全溶化所需时间的依据有这样几方面：

（1）CMC和水完全粘合、二者之间不存在固－液分离现象；

（2）混合糊胶呈均匀一致的状态，表面平整光滑；

（3）混合糊胶色泽接近无色透明，糊胶中没有颗粒状物体。从CMC被投入到配料缸中与水混合开始，到CMC完全溶解，所需的时间在10～20小时之间。

泥浆材料聚丙烯酰胺小知识介绍

聚丙烯酰胺

(ployacrylamide,

简称

P A M)

是丙烯酰胺

(acrylamide,

简称

AM)

及其衍生物的

均聚物共聚物的统称，

是现代水溶性合成高分子聚电质中最重要的品种之一，

分为非离子型

(N P A M)

、阴离子型

(A P A M)

、阳离子型

(C P A M)

和两性离子型四大类。

工业上凡含有50%以上的AM单体的聚合物都统称聚丙烯酰胺。它是一种线型水溶性高分子，具有优异的水溶性、增粘性、流变性、分散性、悬浮性和絮凝作用、减阻作用等，

广泛应用于化工、冶金、石油、地质、煤炭、造纸、轻纺、水处理等工业部门。在石油工业领域，聚合物驱油技术作为油田稳产的重要手段，在原油生产中起着不可替代的作用，其中

P A M

是聚合物驱油中常用的水溶性聚合物。作为钻井泥浆材料使用中有以下特性：1、水溶性

聚丙烯酰胺的应用大部分是以水溶液的形式出现，水溶性是聚丙烯酰胺应用时首要考虑的问题，在水分子与聚合物的极性侧基之间形成氢键，聚丙烯酰胺能以各种百分比溶于水，它的溶解和其它高聚物一样，须在溶度参数与其相近的溶剂中才能溶解。

2、增粘性

增粘性是指聚丙烯酰胺有使别的水溶液或水分散体的表观粘度增大的作用，包括两个

方面：

1).

聚丙烯酰胺通过自身的粘度增加了水相的粘度；

2).聚丙烯酰胺和水中的分散相、水中其它高分子化合物发生相互作用，作用大大高于聚合物自身粘度所导致的增粘效果。

3、流变性流变性指物质在外力作用下流动变形的特性，从表观粘度与剪切速率的关系看，在中等剪切速率条件下，聚丙烯酰胺水溶液常常表现出假塑性，即其表观粘度随着剪切速率的增大而减小；从表观粘度与时间的关系看，聚丙烯酰胺水溶液的另一个流变学特性是高触变性，即在剪切力作用下表观粘度降低，剪切作用力撤消时，随时间的延长表观粘度又逐渐恢复。

4、分散性聚丙烯酰胺与其它水溶性高聚物一样都含亲水基团，它还有骨架，因而具有一定的表面活性，可以在一定程度上降低水的表面张力，有助于水对固体的润湿，此外通过聚丙烯酰胺的亲水性，使水－胶体复合体吸附在胶体颗粒上形成外壳，让其屏蔽起来免受电解质引起的絮凝作用，使分散体系保持稳定，从而起到保护胶体的作用。

5、悬浮性悬浮性是指悬浮离子在外加力场作用下与介质发生相对运动时受到的阻力，聚丙烯酰胺本身或与其它物质形成的水基流体的悬浮性在石油和天然气的开采及其它行业都具有重要的意义，如钻井液携带钻屑、完井液加重、压裂液携带支撑剂。

6、絮凝作用聚丙烯酰胺中的极性基团吸附于水中的固体粒子使粒子间架桥而形成大的聚集体，高分子量的聚丙烯酰胺常常被用作净化污水的絮凝剂，使用于聚合物低固相不分散泥浆体系对其流变性具有重要的意义。

7、减阻作用减阻作用是指向流体中添加少量化学药剂以使流体通过固体表面的湍流摩擦阻力得以大幅度减小的现象聚丙烯酰胺的减阻作用及可能的减阻效率与聚合物的结和溶剂化能力对减阻的影响等，指出减阻效率与聚合物分子结构，聚合物分子在溶液中的形态，聚合物浓度等具有密切的关系。

的摩尔比及合成反应催化剂（反应物系PH值）的不同又分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两大类产品，前者在无固化剂下具有热可塑性，后者则不需固化剂也具有自固化特性（甚至于常温环境）。

酚醛树脂是被人类最早合成的一种树脂。树脂是高分子化合物，所以酚醛树脂具有高分子化合物的基本特点，即：（1）分子量（相对分子质量）大，且呈现多分散性；（2）分子结构有多样性，在不同条件下可分别制成线型、支链型、网状结构；（3）酚醛树脂处于线型、支链型结构状态，具有可溶可熔可流动的可加工性，当转变为体型（三向网状）结构状态，就固化定型且失去可溶可熔和可加工性；（4）酚醛树脂如同所有高分子化合物一样不能被加热蒸发，过高温度只能使其裂解，甚至炭化。综上可知，即使同一类型酚醛树脂产品，其性能也可多变的。没有固化形成网状结构之前的酚醛树脂，其性能是不稳定的，不能作为制品来使用，它对于酚醛树脂生产企业虽然是产品，但实际却是制造各种各样有用材料或制品的中间品。因而酚醛树脂产品的性能，必然要与其下游材料或制品的生产相适应3。

4酚醛树脂合成原理介绍

根据高分子化合物合成的基本原理，只有原料的反应官能度为2时才能形成线型大分子，而若要形成支链以及体型(网状)结构高分子，原料的官能团必须大于2。

酚醛树脂的合成原料是酚与醛。由于醛类的反应官能度为2，所以酚的官能度就起了决定性作用。

酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。即：加成反应和缩合及缩聚反应。

5酚醛树脂合成

酚醛树脂合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。缩聚反应是指单体间相互反应，生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。反应的方程式可以表示为：

如果采用不同的催化剂，苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚，使分子链之间发生交联，生成体型酚醛树脂，如图

而体型酚醛树脂绝缘性很好，是用作电木的原料。另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。

6酚醛树脂的应用4

通用酚醛树脂中的热塑性酚醛树脂（Novolacs）主要用于制造模塑粉，也用于制造层压塑料、铸造造型材料、清漆和胶黏剂等。通常热固性酚醛树脂（Resoles）主要用于制造层压塑料、浸渍成型材料、涂料、各类用途黏结剂等，少量用于模塑粉。高性能酚醛树脂除在上述领域中提升各种材料或制品的性能外，还开辟或扩大了许多新的应用领域，主要是用于钢铁及有色金属冶炼的耐火材料，用于航天工业的耐烧蚀材料，用于高速交通工具的摩擦制动材料，用于电子工业的电子封装材料，用于建筑及交通工具的耐燃保温泡沫材料等领域。以下对酚醛树脂下

游材料及制品以及相关应用领域分别给以简介。

粉状模塑料

模塑料是由酚醛树脂粉与各种粉状填充料混配而成的一类复合材料[7]，经热压成型、传递成型或塑成型可制成分别适用于各工业领域的制件及生活日用品。生产粉状酚醛树脂塑料是酚醛树脂的一项主要用途。树脂大多采用固体热塑性酚醛树脂，也有少量用热固性酚醛树脂者。其性能主要随树脂类别、型号以及填料种类而异。酚醛模塑粉在受热、受压的成型过程中发生交联反应而固化，成型品尺寸稳定，机械强度高，有较高的耐热性、电绝缘性、乃化学腐蚀性，且价格较低，所以制品应用范围广，种类繁多。

酚醛层压塑料

酚醛层压塑料制品通常包括层压板、层压管、层压棒以及覆铜层压板。这些型材因电绝缘性优良，力学性能和耐热性能都较好，又易进行二次加工（锯、钻、等机加工），所以大多用于电气及电子工业，制成绝缘板、绝缘管、电容器管、电子仪器底板等，覆铜板则专用于电子线路板（印刷线路板）。层压塑料的填充增强材料有大片纸、棉布、玻璃布，特殊需要时也有用碳纤维织物的。树脂则多采用液态热固性酚醛树脂。

酚醛造型材料

属铸造需要模型，最佳造型材料是覆膜砂。覆膜砂就是在硅砂粒表面包覆一层树脂的产物。酚醛树脂用于覆膜砂生产已有多年历史，但近年来高性能酚醛树脂的应用才封号地

满足了造型的要求，所以酚醛树脂覆膜砂是最好的、也是用量最多的铸造用造型材料。

用于生产覆膜砂的酚醛主要有两类，一类是固体粉末和液体，加入固化剂，加热而固化，用于壳型黏结剂和热芯盒树脂砂；另一类是液体，在加热或特殊催化条件下可室温固化，为自硬型树脂砂

酚醛隔热、隔音材料

酚醛泡沫塑料是近年来产量迅速上升的一类隔热、隔音材料，其特殊优点在于耐燃、燃烧少烟，烟的毒性很低，强度高，耐化学腐蚀性高，这些特点正是以往应用较多的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯泡沫塑料所欠缺的。在特别强调生产、生活安全，注重环境保护等应用条件的要求下，需要隔热或隔音的场所，酚醛泡沫塑料受到重点户大量选用成为必然。酚醛泡沫或夹层酚醛泡沫结构材料在高层建筑保温结构、文娱体育场馆装饰板、车辆厢体内壁板、化工车间及管道隔热层等领域已获得广泛应用。

木制品黏结剂及其他专用型黏结剂

木制品黏结剂主要用于胶木板、刨花板、纤维板和装饰板。酚醛类木制品黏结剂比另一主要竞争品的脲醛树脂木制品黏结剂有黏结强度高、耐湿性好、含甲醛较少等优点。在此领域消耗的酚醛树脂量占酚醛树脂总产量的很大份额，如2004年在我国的用量比为16%。

用作木制品黏结剂的酚醛树脂有水溶性、醇溶性的热固性酚醛树脂，它们大多用氨水为催化剂合成。也有用氢氧化钡催化并经减压脱水制成的常温固化剂型酚醛树脂黏结剂用于木制品加工。此外，环氧改性酚醛树脂、聚乙烯醇改性酚醛树脂、丁腈胶改性酚醛树脂配制的黏结剂多具有一定的专用性。

耐火材料结合剂

耐火材料及耐火制品（耐火砖、耐火容器等）广泛用于金属冶炼工业、水泥工业、

陶瓷工业。结合剂是生产耐火材料不可缺少的组分，它起到将耐火性物质颗粒料及粉料胶结到一起的作用，且在遭受高温后仍能起到黏结作用。酚醛树脂用作耐火材料结合剂的优点有：胶黏性好，工艺性好；高温炭化后的残碳率高，一般达55%~70%；比传统的焦油沥青类结合剂更环保；突出的高温黏结强度。

为生产各种耐火制品，常需选用高性能酚醛树脂作为结合剂，性能指标颇为严格。如水分含量和游离甲醛含量通常要低于3%，甚至低于%；制造不同耐火材料要求数值的粘度范围严且窄；残碳率必须高于40%~45%等。由于金属冶炼工业，尤其钢铁工业的迅猛发展，耐火材料需求大增，导致酚醛树脂在此领域应用量逐年上升，并成为高性能酚醛树脂的最主要的市场之一。

7今后发展方向

1)研制用于SMC、拉挤等高活性酚醛树脂，并开发SMC体系(包括固化、增稠系统及

反应机理)；

2)研究玻璃纤维、碳纤维、芳纶、混杂纤维的复合技术及工艺；3)高性能酚醛树脂及其复合材料(如酚醛FRP)的开发；4)开发在建筑、交通运输、采矿等方面的应用。

8发展现状及结构调整方向

国内酚醛树脂的开发与应用也取得了一系列成果。北京化工大学等开发了采用纳米材料增强酚醛树脂的技术；北京化工研究院等采用液态丁腈橡胶改性酚醛树脂，当丁腈橡胶的用量仅为2%时，可使酚醛塑料的冲击强度提高1倍；武汉科学院研制出一种以钼酚醛树脂为基体的摩擦材料，具有良好的热稳定性；河北科技大学优化酚醛泡沫塑料的配方，研制的泡沫材料耐燃、烟少、不吸湿，尤其适用于

石油化工管道的保温、保冷。

近年来我国电子电气产业和汽车、炊具制造业对酚醛材料的需求强劲，国外一些酚醛厂商看好中国市场，纷纷进入中国独资办厂。日本松下电工在上海建立了热固性树脂厂，年产酚醛树脂3500t，已于2002年投产；日本住友化学在苏州建设的6000t酚醛树脂材料厂最近已投产。现在还有不少单位仍然在想上酚醛树脂，从市场需求来看似乎不错。但是不经济的小型装置是万万不能上了，上了也是短命的！随着我国社会主义经济建设的蓬勃发展，特别是西部的开发，需要更多、更好、更实用、更经济的酚醛树脂系统产品，这也是不争的事实。要使我国酚醛树脂取得更大的发展，现在是下决心调整产品结构的时候了。那么如何调整产品结构呢笔者建议：关小保大，关低保高，发展紧缺的酚醛树脂产品，开发有利环保节能降耗的新产品，创出新用途专用牌号。只有这样酚醛树脂行业才会取得更大发展5。

9结束语

近年来，随着对酚醛树脂需求的不断增加，在研发上的投入不断增大，新的树脂品种、新的成型工艺、新的合成技术不断出现:各种高强、高韧、阻燃、耐热的新型高性能树脂及复合材料品种将会逐步增多:对于酚醛发泡、酚醛蜂窝、酚醛复合材料工艺制造及废物回收等的研究都取得了很大进展。我们有理由相信，酚醛树脂及其复合材料将在许多领域发挥其更大的作用.酚醛树脂这一古老的产品必将重新焕发青春

褐煤树脂SPNH为磺化酚醛树脂和磺化褐煤组成的耐温抗盐的钻井液降滤失剂，与磺化单宁和磺化沥青等共同使用，是理想的高温深井泥浆体系之一。

二、性能用途：

褐煤树脂SPNH是在苯环单元引入磺酸基，苯环间又以碳原子相连，能够抗高温。又因为它在邻对位上引

进了磺酸钠基-SO3Na，水化作用强、缔合水的键能高，因而又解决了它的水溶性，决定了它抗盐、抗钙、降低高温高压降失水量的作用。多元树脂抗高温防塌降失水剂作为深井泥浆处理剂,具有高温高压降失水好、抗盐、抗钙等良好性能，对于巩固井壁，防塌、防卡具有重要作用。建议加量1-3％。

表1 理化性能钻井液性能指标

项目指标

外观自由流动粉末

水分，％≤

ＰＨ

表观粘度mpas 室温≤

180℃/16h老化后≤

滤失量ml 室温≤

180℃/16h老化后≤

150℃/高温高压滤失量,ml ≤

三、包装运输储存：

本产品采用“三合一”袋包装，内衬聚乙烯薄膜袋，每袋净重25kg；储存于阴凉、干燥、通风处。在储运中，因其水溶性，忌散包，受潮不影响使用。

抗高温抗盐降失水剂

High temperature salt filtrate reducer

产品名称抗高温抗盐降失水剂

产品代号SEMEN TEKS 89-TR

产品介绍

本产品不仅解决水泥浆失水的问题，在低温环境下仍有部份缓凝作用

种特殊的缓凝性对用于轻质水泥十分有效，能令其增厚数倍

本产品呈现出一种延迟的胶凝强度，它许可水泥柱状物实际上将全部静压力传递到井壁；因而，生成水或气的涌入将被阻止，在延迟的胶凝期间的末期，水泥浆迅速凝固而井壁在短时间内紧紧地密封

耐盐性能极佳，能在含盐量至少达到18%的水泥浆中不影响其降失水性能

使用方法

加量：～% (BWOC)

包装和储运

25/445KG 袋装

适宜0~50℃储存，勿置于热源附近或阳光下曝晒。保质期为12个月

石灰石泥浆的凝结，释放废气二氧化硫的吸收和减少二氧化硫的排放

磺化酚醛树脂

磺化酚醛树脂，一种阳离子交换树脂，用作硬水软化剂

中文名

磺化酚醛树脂

外文名

sulfonated phenolic resin SMP

性状

一般为黑色颗粒

pH值

10

【中文名称】磺化酚醛树脂SMP；泥浆处理剂SMP[1]

【英文名称】sulfonated phenolic resin SMP

【性状】

一般为黑色颗粒。

【溶解情况】

可溶于10微升/升盐水。水不溶物<3%。水含量<7%。

【用途】

一种阳离子交换树脂。具有良好的机械强度，并能耐烯酸。用作硬水软化剂等。是水溶性树脂，能耐高温、降失水，同时有防塌、控制粘度的作用，抗盐性能也好。用作油田钻井泥浆的降失水剂。

【制备或来源】

一般先将酚磺化，随后与甲醛缩聚而成。由苯酚、甲醛与亚硫酸氢钠进行缩合和磺化，再与水进行树脂化和络合反应制得。

【其他】

粘度（80℃，涂-4杯）〉80秒，固体含量〉45%，pH值10

一般为黑色颗粒。

【溶解情况】

可溶于10微升/升盐水。水不溶物<3%。水含量<7%。

【用途】

一种阳离子交换树脂。具有良好的机械强度，并能耐烯酸。用作硬水软化剂等。是水溶性树脂，能耐高温、降失水，同时有防塌、控制粘度的作用，抗盐性能也好。用作油田钻井泥浆的降失水剂。

【制备或来源】

一般先将酚磺化，随后与甲醛缩聚而成。由苯酚、甲醛与亚硫酸氢钠进行缩合和磺化，再与水进行树脂化和络合反应制得。

【其他】

粘度（80℃，涂-4杯）〉80秒，固体含量〉45%，pH值10

重晶石是一种很重要的原料，具有广泛的工业用途。

1．加重剂：在一些、钻探时，一般使用的钻井泥浆、比重为左右，水的比重为1，因此比重较低，有时泥浆重量不能与地下油、气，则造成井喷事故。在地下压力较高的情况下，就需要增加泥浆比重，往泥浆中加入是增加泥浆比重的有效措施。做钻井泥浆用的重晶石一般要达到325目以上，如重晶石细度不够则易发生沉淀。钻井泥浆用重晶石要求比重大于，BaSO4含量不低于95%，可溶性小于1%。

2．颜料：锌钡白是一种常用的优质白色颜料，可作为油漆、绘画颜料的原料。将硫酸钡加热

重晶石

，使用就可还原成(BaS），然后与(ZnSO4）反应得到的硫酸钡和的混合物（BaSO4占70%，ZnS占30%）即为颜料。制取锌钡白的重晶石要求BaSO4含量大于95%，同时应不含有可见的有色杂物。

3．各种钡化合物：以重晶石为原料可以制造、、、、、等化工原料。

化学纯的硫酸钡是测量的标准；碳酸钡是的重要原料，它向玻璃中引入BaO，从而增大玻璃的，并改善其它光学性能；在陶瓷中用来配制；氯化钡是一种农用杀虫剂；硝酸钡用于和玻璃工业中；是一种绿色颜料。

4．填料工业用重晶石：在油漆工业中，重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、强度及耐久

性。锌钡白颜料也用于制造白色油漆，在室内使用比、镁白具有更多的优点。油漆工业用重晶石要求有足够的和较高的白度。

造纸工业、橡胶和塑料工业也用重晶石作填料，这种填料能提高橡胶和塑料的硬度、及耐老化性。

橡胶、造纸用重晶石填料一般要求BaSO4大于98%，CaO小于%，不许含有、铅等成分。

5、水泥工业用：在生产中采用重晶石、复合矿化剂掺入对促进C3S形成、C3S具有明显的效果，质量得到了改善，水泥早期强度大约可提高20～25%，后期强度约提高10%，熟料烧成温度由1450℃降低到1300±50℃。重晶石掺量为～%时，效果最好。在生产中，

采用重晶石、萤石复合矿化剂后，从1500℃降至1400℃，游离CaO含量低，强度和白度

都有所提高。在以为原料的中加入适量的重晶石，可使熟料饱和比低的，特别是早期强度得到大幅度的提高，这就为煤矸石的综合利用，为生产低钙、节能、早强和高强水泥提供了一条有益途径。

6．防射线水泥、及：利用重晶石具有吸收X射线的性能，用重晶石制做钡水泥、重晶石砂浆和重晶石混凝土，用以代替金属屏蔽和建造科研、医院防的建筑物。

是以重晶石和粘土为主要原料，经烧结得到以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料，再加适量石膏，共同磨细而成。比重较一般高，可达～。强度标号为325～425。由于钡水泥比重大，可与重质集料（如重晶石）配制成均匀、密实的防X射线混凝土。

重晶石

重晶石

砂浆是一种较大、对X射线有阻隔作用的砂浆，一般要求采用水化热低的硅酸盐水泥，通常用的水泥∶重晶石粉∶重晶石砂∶配合比为1∶∶∶1。重晶石是一种容重较大，对X射线具有屏蔽能力的混凝土，一般采用水化热低的硅酸盐水泥或、钡水泥、等特种水泥。硅酸盐水泥应用最广。常用的水泥∶重晶石碎石重晶石砂∶水的配合比为1∶∶∶；1∶∶∶；1∶5∶∶三种。

做防射线砂浆及混凝土的重晶石，BaSO4含量应不低于80%，其中含有的石膏、、硫化物和等杂质不得超过7%。

7．道路建设：橡胶和含约10%重晶石的混合物已成功地用于，是一种耐久的铺路材料。目前，重型道路建设设备的轮胎已部分地填充有重晶石，以增加重量，利于填方地区的

夯实。

8．其它：重晶石和油料调和后涂于布基上制造；重晶石粉用来精制；在医药工业中做消化道；还可制农药、制革、制等。此外，重晶石还用作提取金属钡，用作电视和其它真空管的、。钡与其它金属(、镁、铅、钙）制成合金，用于轴承制造。

提纯技术

随着优质、单一型重晶石矿日益枯竭，我国目前绝大部分重晶石矿品位低，与其他金属矿、非金属矿紧密伴生，直接影响其在工业上的利用价值。作钻井泥浆用的重晶石加重剂一般细度要求达到以上，密度>cm，品位>95%，可溶性盐类含量98%，CaO含量<%，且不许含有氧化镁、铅等有害成分。不同用途的重晶石对重晶石的纯度、白度、杂质含量的要求不同。

物理提纯

重晶石的物理提纯方法主要有：手选、重选、磁选。手选的主要依据是重晶石与伴生矿的颜色和密度的区别。原矿经过粗碎后，重晶石矿物与脉石矿物能够有效解离，手选可以选出块状的重晶石。如广西象州潘村矿，用手选法可以得到粒度在30～150mm，BaSO4含量>92%的富矿。手选法简单方便易行，对设备依赖低，成本小，但对矿石要求高并且生产效率低，对资源造成极大浪费。重选是根据重晶石与伴生矿物的密度差别进行提纯。原矿经破碎、磨矿至一定粒级进入重选设备进行分选从而将脉石剔除。湖南衡南重晶石矿重选后的硫酸钡含量达92%以上，手选尾矿经重选后可以得到硫酸钡含量达%的重选精矿。磁选是利用不同矿石之间磁性的差异，在磁力的作用下进行选别的方法。磁选主要来除掉一些具有磁性氧化铁类矿物如菱铁矿，通常与重选联合使用，以降低重晶石精矿中铁的含量。

化学提纯

浮选法提纯

随着高品位易选重晶石矿的不断开发利用，急待加大对低品位重晶石矿开发研究的力度。重晶石常与萤石、方解石、石英等矿物紧密伴生，品位低、嵌布粒度细、成分复杂，传统重选工艺难以使其有效分离。浮选可以适应各种复杂嵌布类型的重晶石，因而成为现阶段重晶石选别的主要方法。捕收剂是决定重晶石矿物能否有效分离的关键，常用的捕收剂根据吸附形式可以分为三种：①以化学吸附为主的阴离子捕收剂；②以物理吸附为主的阳离子

捕收剂；③介于两者之间的两性捕收剂。根据重晶石与萤石的分离过程可分为两种：一种是

抑制重晶石浮选萤石；另一种是抑制萤石浮选重晶石。

煅烧提纯

矿物煅烧过程表现为受热离解为一种组成更简单的矿物或矿物本身发生晶型转变，由一种固相热解为另一种固相和气相的物理变化过程。由于重晶石矿物在成床过程中混入Fe2O3、TiO2、有机质等杂质，这些杂质会使重晶石发灰、发绿及发青等，从而影响重晶石的纯度和白度，严重降低重晶石的使用价值。煅烧可使有机质挥发，煅烧除杂主要适用于去

除能够在高温下吸热分解或挥发的杂质。

浸出提纯

浸出提纯主要是用于除掉重晶石中的碳及有色杂质。它们的存在影响重晶石精矿的白度及应用前景。除掉这些杂质的主要方法有：酸浸法、氧化—还原法、有机酸络合法。酸浸法是利用酸与矿物中的杂质金属或金属氧化物进行反应，生成可溶于水或稀酸的化合物，经洗涤过滤，将可溶物去除，可以达到提纯的目的。雷绍明等将湖北某重晶石矿经过浓硫酸浸出后，可以使重晶石粉的白度从%提高到%。氧化—还原法首先加入氧化剂使矿物中伴生的金属化合物溶解，并氧化重晶石中的致色有机物，再加入还原剂将Fe还原成Fe，使其溶解，达到除杂增白、提高矿物品位的目的。有机酸络合法是在除铁过程中添加有机酸如EDTA、抗坏血酸、柠檬酸、草酸等，这类酸能溶解铁氧化物，并形成络合物，达到很好的除铁效果。

重晶石经过基本提纯后可以满足生产初级钡盐的要求，但部分精细和专用化产品仍无法生产，还需依赖进口。需要对重晶石的开发做进一步探索。[2]

矿藏信息

时空分布

中国的重晶石矿床在各个地质时代都有产出，主要集中在、泥盆纪、奥陶纪和的地层中。层状重晶石矿床主要集中于，其次是。脉状矿床多产在奥陶系、泥盆系和三叠系。层状重晶石矿床主要产于构造活动带（区）和地台区的深水盆地中。脉状重晶石矿床主要产在地质构造较稳定的地台区的碳酸盐岩台地中。

中国重晶石矿床中下寒武统层状矿床总规模十分巨大。层状矿床与同的活动性大断裂空间关系亦很明显，说明矿床与构造关系密切。脉状重晶石矿充填于中、小型断裂、裂隙中，明显受构造控制。

形成重晶石的与成矿有着密切的关系，一类是较深的还原性静水盆地，沉积物颗粒细小，碳酸盐含量少，有机质含量高，形成层状矿床。另一种盆地为浅水、氧化、动荡的盆地，以和浅水碳酸盐沉积为主。这种盆地在沉积时期形成含Ba高的矿化层，但只有在后期改造下才能富集成脉状矿床。

重晶石矿床的含矿岩系也各有特色，层状矿床的含矿岩石为含有机质的碎屑岩、，并具有；脉状重晶石矿床的围岩常为含的碳酸盐岩与沉积初期的碎屑岩，普遍有明显的蚀变。层状与脉状重晶石均与SiO2有密切关系。

重晶石矿床的矿物组分相当一致，化学成分简单而稳定。层状重晶石矿床矿物组合以重晶石、、为主，脉状重晶石矿床矿物组合中主要矿物为重晶石、石英和碳酸盐。

矿床类型

中国重晶石矿床分为层状型、层状、脉状型、改造型脉状及堆积型四种矿床类型。层状重晶石矿床受地层和的控制非常明显，大多数的脉状重晶石矿床在区域上大都与一定时期

的地层有关。在一些地区，层状重晶石矿床和脉状重晶石矿床都产在同一时代的地层中。

中国重晶石资源丰富，全国26个省，市自治区均有分布，主要集中在南方，贵州省占全国总储量三分之一，湖南、广西分别居全国第二、第三位，中国重晶石不但储量大，而且品位高，BaSO4>%。富矿储量占全国富矿总量的%，大中型矿储量占全国总量%，截止95年底，中国已探明重晶石储量亿吨。

（一）层状型重晶石矿床

层状重晶石矿床产于一定的，受地层及岩性严格控制，呈层状、似层状及透镜状整合产于沉积地层中，矿石具有明显的和结构。

中国主要的大型与特大型层状重晶石矿床主要集中在寒武系，其次是泥盆系，而且集中产于和华南地区。层状重晶石矿床沉积盆地可以是地壳活动性很强的秦岭和活动性较强的东南沿海褶皱带，也可以是较稳定的两侧地台型凹陷，但都是深水、半深水停滞性的静水盆地，有机质含量高。

层状重晶石的含矿地层以细碎屑岩为主，具有眼球状构造，核部为块状重晶石，两侧为条纹状、条带状重晶石，再外侧为硅质岩，最外层为细碎屑岩。

层状重晶石矿床与深大断裂带关系密切，例如贡溪矿区就位于控制岩相突变的活动性大断裂附近，有些矿区有明显的火山喷发和潜脉。

层状重晶石矿床的矿石矿物大多为单一的重晶石。重晶石岩及与其关系密切的硅质岩中微量元素的种类及含量均很少，而细碎屑岩中微量元素丰富，具有固定的如P、V、Mo、U等。重晶石及其围岩有机质含量高，主要由低等浮游生物所形成，这表明为较深的、停滞的静水盆地。

（二）层状-脉状型重晶石矿床

此类重晶石矿床指在内同一时代地层中既有层状重晶石矿床，也有脉状重晶石矿床，两种矿床都有工业意义，且具有密切的成因和空间联系，是同一成矿过程在不同环境的不同表现形式。如广西和广西象州重晶石矿田（床）等。

在一个矿区或同一沉积盆地范围内由若干矿床组成的矿田中，存在同一的层状与脉状重晶石矿。空间上，层状矿层位在上，脉状矿层位在下，脉状矿分布的地层范围基本上不超过层状矿的层位。层状矿与脉状矿的矿物成分、、构造有密切的成因联系，并表现系统演化的趋势。层状矿与脉状矿的成矿物理化学条件一致，并有符合地质环境的规律性的演变关系。总之，层状矿与脉状矿是统一的的不同表现形式。

（三）改造型脉状重晶石矿床

改造型脉状重晶石矿床指重晶石及沿各种构造裂隙和非构造裂隙如破碎带、断裂和，以充填和交代方式形成的形状不规则的矿床。

中国改造型脉状重晶石矿床在各个地质时代都有产出，含矿围岩多种多样，以沉积碳酸盐岩和碎屑岩中的脉状重晶石矿床较为重要。改造型脉状重晶石矿床群分布，矿脉众多而单个矿脉规模有限。由于它容易发现和识别，易采选，便于乡村集体民采，目前仍是中国的主要开采对象，产量十分可观，但较低。

中国从中、新元古界到三叠系，碳酸盐岩都很发育，形成大面积分布的巨厚碳酸盐岩建造，许多省（区）都有产于碳酸盐岩中的重晶石矿床，其中较重要的有河南奥陶系、寒武

系—奥陶系、川东南奥陶系、广东的泥盆系—、四川和贵州的三叠系中的重晶石矿床。

（四）堆积型重晶石矿床和与其他矿伴生的重晶石矿床

堆积型重晶石矿床是指那些产在未固结松散沉积物中的重晶石矿床。中国许多重晶石矿床，特别是以碳酸盐岩和碎屑岩为含矿围岩的矿床，在其附近的松散沉积物中，都有多少不等的堆积型重晶石矿床。这种矿床是原矿床经近代在原地或经短途搬运而形成的。代表性矿床如广西象州寺村的古兰岭、火把岭和上山等三个矿段。

在许多金属和中常伴生有重晶石，有些重晶石比较富集，甚至可以构成单独的矿体，一般说来，这些在主矿矿石中分散存在的重晶石矿物或可圈出重晶石矿体，多不具单独开采价值，但在开采主矿时，可综合回收利用。代表性矿床如床的伴生。

主要用途

重晶石属于，是中国的出口优势矿产品之一，广泛用于石油、天然气钻探泥浆的，在钡化工、填料等领域的消费量也在逐年增长。中国重晶石资源相当丰富，分布于全国21个省（区），总保有储量矿石亿吨，居世界第1位。在医疗上可用于消化系统中造影剂。

石油钻探油气井旋转钻探中的环流泥浆加重剂冷却，带走切削下来的碎屑物，钻杆，封闭，控制油气压力，防止油井自喷，化工生产、氯化钡、硫酸钡、锌钡白、氢氧化钡、氧化钡等各种钡化合物这些钡化合物广泛应用于试剂、催化剂、糖的精制、纺织、防火、各种焰火、的凝结剂、塑料、杀虫剂、钢的表面淬火、、、焊药、油脂添加剂等。玻璃去氧剂、澄清剂、增加玻璃的光学稳定性、光泽和强度，橡胶、塑料、油漆填料、增光剂、、骨料、铺路材料重压沼泽地区埋藏的管道，代替铅板用于核设施、工厂、X光实验室等的屏蔽，延长路面的寿命。

钻孔灌注桩泥浆原料的性能要求及泥浆各项指标的测定方法

一、泥浆原料的性能要求

1、粘质土的性能要求

一般可选用塑性指数大于25，粒径小于的粘粒含量大于50%的粘质土制浆。当缺少上述性能的粘质土时，可用性能略差的粘质土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘质土。

当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其新跟你过指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能有关，宜经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的%%。

2、膨润土的性能和用量

膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力强、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8%，即8kg的膨润土可掺100L的水。对粘质土底层，用量可降低到3%-5%。较差的膨润土用量为水的12%左右。

3、外加剂及其掺量

⑴、CMC全名羧甲基纤维素，可增加泥浆粘性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。掺入量为膨润土的%%。

⑵、碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。它的作用可是PH值增大到10。泥浆中PH值过小时，粘土颗粒难以分解，粘度降低，失水量增加，流动性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀；若PH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化，粘土之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8-10为宜，这时可增加水化膜厚度，提高泥浆的交替率和稳定性，降低失水量。掺入量为膨润土的%%。

⑶、各种外加剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期均匀加入，并及时测定泥浆性能指标，并防止掺入外加剂过量。每循环周期相对密度差不宜超过。

二、泥浆各项指标的测定方法

1、相对密度：可用泥浆相对密度计测定。将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处于中央），读出游码左侧所示的刻度，即为泥浆的相对密度。

2、粘度：工地用标准漏斗粘度计测定。用两端开口两杯分别量取200ml和500ml泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将泥浆700ml均注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500ml量杯所需的时间（秒），即为所测泥浆的粘度。

3、含砂率（%）：工地用含砂率计测定。把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。倾倒混合物于滤网中，丢弃通过滤网的液体，再加清水于测管中，摇振后再倒入测管中。反复之，直至测管内清洁为止。将漏斗套进滤筒，翻转过来，将漏斗插入测管中，用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。待砂子沉淀后，读出砂子的百分含量。

清孔后的泥浆指标：相对密度~；粘度17~；含砂率<2%。