一种钻井液用黏土稳定剂及其制备方法
钻井液配方组合意见
北三台等三 个区块
0- 1230 0-2100
DF-1+ABSN+CMC+原油 SAS+（淀粉+PAC）
接上表
轮南 0- 3700 3700-5000
0-300 300-2000
塔里木
KCl+PMNK+HPAN+KPAM MNK+HPAN+KAM 80A51+HAN101+KPAM HPAN+PMNK+KPAM+PAC
KCl+PHP+KPA+PAC+DQX+80A51+KHm+SHA+有机磷 +CPA -OP-15 + 油(煤油、柴油) PAC+HPAN+PMNK+KPAM+SAS+QS-Z+RH3+RH-4 SPNH+PAC+HPAN+SMP+KPAM+PMNK+FT1+QS-1+SMT+RH-3 +RH-4 KCl+PHP+KPA+NHPAN+NPAN+SK-1+SMP+ 磺化沥青+KHm KCl+PAC141+K-PAM+80A51+Na-HPAN+NHHPAN+SAS+KHm +FClS+SP+CMC
SAS+QS-2+RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+QS-2 +SMT+ RH3+RH4
+CMC SAS+QS-2+ RH3+RH4 SMP+DA-3+FT-1+QS2+SMT + RH3+RH4 SAS+ RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+SMT SMP-1+FT-1 RH3+RH4+ 柴 油
钻井液性能要求及处理剂类型和作用
钻井液性能要求及处理剂类型和作用一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。
而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。
由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。
金刚石绳索取芯钻进用钻井液，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。
并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。
金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。
为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。
不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。
为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。
以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。
金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。
我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果。
要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。
失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。
在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。
此外，滤液的成分对护壁有重要影响。
滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。
因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。
为控制失水常加入多种降失水剂。
固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。
固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。
煤田金刚石绳索取钻进通常用低固相泥浆，固相含量可由比重观测。
一般要求固相含量(体积)在4%以内，泥浆比重在1.06以下。
常用钻井液处理剂
0.3~1.0%
磺甲基丹宁
SMT降粘切、降滤失当用量较大时有一定的降失水作用
是由于结构的拆散和粘土双层斥力及水化作用的增强，更有利于形成致密的泥饼
抗盐达1000mg/L，抗温达180~200℃
0.5~1.0%
磺甲基栲胶
SMK
和磺甲基丹宁相似
抗温180度
复合离子型聚合物稀释剂
XY-27
聚丙烯酰胺
PAM
10万以下时，在缺少优质粘土时作为稳定剂
聚合物的分子量是影响其性能的重要参数，
100~500万作为絮凝剂；10~90万为降失水剂。
由于缺少水化基团已经很少用了
部分水解聚丙烯酰胺
PHP（PHPA）水解度是影响其性能的重要参数
水解度增加，分子链伸展在钻井液中桥联作用增强，因而絮凝作用增强，但水解度过大时，在粘土上吸附作用减弱加上羧酸基团间的静电排斥力作用增强，絮凝作用减弱，水解度30%时絮凝作用最强。
降低粘度、抑制粘土水化膨胀的能力
不分散聚合物钻井液
0.1~0.3%
磺化苯乙烯——马来酸酐共聚物（顺丁烯二酸酐共聚物）
SSMA
抗温可以达260度以上，抗盐可以达饱和盐水，是一种优良的抗高温稀释剂。
但成本较高
醋酸乙烯酯——顺丁烯二酸酐共聚物
VAMA
是一种选择性的絮凝剂，对膨润土不絮凝，但对劣质土和钻屑迅速絮凝，称为双功能的聚合物。
HPS非离子型高分子材料，对阳离子不敏感
抗盐、抗钙能力强，在处理钙污染时，比CMC效果好，和酸溶性暂堵剂QS-2陪成无粘土相暂堵型钻井液
在阳离子和两性离子聚合物钻井液中可更好的降低滤失量
改性淀粉
DFD-2
降滤失
水基钻井液
常用钻井液类型
•常用钻井液类型•一）、水基钻井液•水基钻井液以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。
这类钻井液发展最早，使用最广泛。
水基钻井液又可分为以下几种类型：•1、淡水钻井液：•由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。
含盐量（Nacl）小于•1％或低于10000毫克／升。
含钙量小于120毫克／升。
•2、盐水钻井液：•含盐量大于1％或高于10000毫克／升。
包括盐水钻井液、饱和盐水钻井液、海水钻井液。
主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。
•3、钙处理钻井液：•含钙量大于120毫克／升。
包括石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液。
其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。
•4、不分散低固相聚合物钻井液：•一般低固相钻井液粘土含量小于7％（体积百分数）；不分散低固相钻井液的粘土含量小于4％。
其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。
•5、混油钻井液：•在水基钻井液中混入3～4％的乳化油类（原油或柴油），使油成小珠分散的乳化状态。
其主要特点是润滑性好，流动性好，失水量低，泥饼摩擦系数小。
•二）、油基钻井液•以油为分散介质的钻井液。
它又可分为：•1、油基钻井液：•是以原油或柴油为连续相（液相），以氧化沥青作为分散相（固相），再加入化学处理剂和加重剂配成的，含水量在3％以下。
其主要特点是对油层损害小，抗可溶性盐侵污的能力强。
•2、油包水乳化钻井液：•以柴油作连续相，以水作分散相，呈小液滴状分散在水中（水的体积分数可达60％），以有机膨润土（或称亲油膨润土）和氧化沥青作稳定剂，再加入其它处理剂、加重剂配制而成。
其主要特点是热稳定性高，有较好的防塌效果，对油气层损害小，常用于高温井段，钻易塌地层和低压油气层。
常用的小井眼钻井液体系•甲酸盐钻井液体系•乙二醇／K2CO3水基钻井液•CBF钻井液体系（一种阳离子聚合物／盐水钻井液）二）低固相聚合物钻井液•适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。
钻井液体系与材料简介
目录
钻井液概论 钻井液分类 钻井液技术的发展 我国钻井液技术发展概况 国内外钻井液技术对比分析
2
钻井液概论
3
钻井液体系介绍
PEMTM钻井液体系 PECTM钻井液体系 PRDTM储层钻进液 小阳离子钻井液体系 油基钻井液体系 其他钻井液体系简介
4
PEM钻井液体系 钻井液体系
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻 国内领先近 10 年的 环境可接受的水基防塌钻 10年的 井液体系（ 简称PEM 泥浆体系， PEM泥浆体系 井液体系 （ 简称 PEM 泥浆体系 ， Protecting Mud） Environment Mud） - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
9
PEC 钻井液体系
Polymer Enhance Cation Drilling Fluid
TM
10
PEC钻井液体系
主剂PF-JMH-YJ（有机正电胶材料）： 主剂PF-JMH-YJ（有机正电胶材料）： PF PF-JMH-YJ是由阳离子单体合成的，由于机理是需要有强的正电荷，因此 是由阳离子单体合成的，由于机理是需要有强的正电荷， 是由阳离子单体合成的 和小阳离子不同，在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体， 和小阳离子不同，在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体，而 且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素， 且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素，另外还 在控制分子量上使其分子量降低，从而保证该产品具有高的正电荷， 在控制分子量上使其分子量降低，从而保证该产品具有高的正电荷，其机理 主要是由于粘土表面都带负电荷的，地层粘土矿物高，也会带负电荷， 主要是由于粘土表面都带负电荷的，地层粘土矿物高，也会带负电荷，水进 入后势必会造成水化膨胀，而采用正电荷进入后， 入后势必会造成水化膨胀，而采用正电荷进入后，通过电荷中和使其压缩双 电层，因而减少粘土水化膨胀的可能性，以达到抑制的效果。 电层，因而减少粘土水化膨胀的可能性，以达到抑制的效果。 主剂PF JHA(聚醇醚材料 PF聚醇醚材料）： 主剂PF-JHA(聚醇醚材料）： 醇醚润滑剂是由天然物质（聚乙烯醚的衍生物）经精练提纯后， 醇醚润滑剂是由天然物质（聚乙烯醚的衍生物）经精练提纯后，在一定的 温度和压力下，进行相关的化学处理，使其具有活泼的反应性基团， 温度和压力下，进行相关的化学处理，使其具有活泼的反应性基团，再与低 分子烷氧基化合物缩合而成，由于其固有的结构特征， 分子烷氧基化合物缩合而成，由于其固有的结构特征，使醇醚润滑剂具有与 其他润滑剂比较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。 其他润滑剂比较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。
钻井液处理剂介绍
钻井液处理剂一、造浆材料
二、加重剂
三、降滤失剂
四、增粘剂
L-页岩抑制剂
七、降粘剂
牡丹江华新化工事业公司
21710元/吨
八、絮凝剂
九、润滑剂
十、抗高温剂
十一、堵漏剂
十一、杀菌剂
十一、消泡剂
十一、解卡剂
十一、缓蚀剂
十一、破乳剂
十一、其它
简单的结构单元用共价键相继连接而成，亦称高聚物或聚合物，其分子量等于连接的分子量与链节数的乘积。
天然高分子化合物往往按来源或性质命名，如纤维素等，对于合成高分子化合物常按照制备高分子化合物的基本反应和原料命名，若是加聚物用聚，若是缩聚物则用树脂。
钻井液——精选推荐
钻井液（泥浆）工艺学第一章 钻井液功用无论在石油钻探还是在岩心钻探中，要保证优质快速钻进，正确的选择、使用钻井液十分的重要，因此钻井液被称为钻进过程的血液。
其功用有以下几点： 1、 清洗孔底，悬浮和携带岩粉。
例如：利用钻井液的触变性，将岩粉悬浮起来，可以防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。
2、 冷却钻头，提高钻头的使用寿命。
例如：金刚石钻进，其钻头温度可以升到300度以上，如果得不到及时的冷却，就会造成烧钻（即金刚石的碳化）。
3、 润滑钻头和钻具，减弱钻具的振动。
例如：在高速钻进的金刚石钻进中，加入润滑剂的乳化冲洗液，可以减小钻头与孔底岩石、钻杆与孔壁间的摩擦阻力和有效地减弱钻具高速回转时的振动及减轻钻机等动力机的荷载，使钻头平稳工作。
4、 形成泥皮，保护孔壁。
例如：钙处理剂泥浆对水敏性地层有抑制作用，有效地防止孔壁的膨胀和坍塌。
5、 在反循环钻进中，输送岩心。
6、 在采用涡轮钻、螺杆钻及冲击回转钻进中，起传递动力的工作介质。
第二章 钻井液的性能按照API 推荐的钻井液性能指标，包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度（视粘度）、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、PH 值、含砂量、固相含量、膨润土含量、和各种离子的质量浓度等。
1、 粘土的选择：含蒙脱石的粘土、海泡石抗盐粘土。
粘土的性质：粘土因晶格取代而带负电，因内外表面都能进行水化及阳离子交换容量高故而水化膨胀性强。
2、 粘土的扩散双电子层理论：粘土溶于水中，吸附的阳离子便解离，向外扩散，结果形成胶粒带负电的扩散双电层。
3、 粘土-水胶体分散体系的稳定性与聚结：1) 稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。
其中影响动力稳定性因素主要有：颗粒半径、介质粘度；影响聚结稳定性的因素是分散介质的电解质浓度与价态。
2) 缩小颗粒半径和增加介质粘度可以提高动力稳定性；降低电解质浓度和价数可以提高聚结稳定性。
4、 钻井液的流变性：在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
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权利要求：一种钻井液用黏土稳定剂，其特征是：由丙烯酸羟烷基酯和仲胺按物质
的量1：(1.0～1.15)进行混合反应，用三甲胺调节混合物的pH值，在相转移催化剂作用下按 丙烯酸羟烷基酯：环氧氯丙烷物质的量比为1：(0.98～1.08)的比例加入环氧氯丙烷混合反 应而得钻井液用黏土稳定剂， 其结构式如下： 式中： R=CH3、 CH2CH3、 CH2CH2CH3、 CH2CH2CH2CH3。
院
联系地址：北京市朝阳区朝阳门北大街22号 邮编：100728 发明人：王中华 IPC：C09K 8/035(2006.01);C07D301/27(2006.01);C07D303/36(2006.01) ECLA： UCLA： 发明名称：一种钻井液用黏土稳定剂及其制备方法 摘要：本发明涉及一种钻井液用黏土稳定剂及其制备方法，属石油钻井用水溶性有机材
料类合成制备技术领域，将丙烯酸羟烷基酯、仲胺，按物质的量比加入反应瓶中，加入水控 制丙烯酸羟烷基酯、仲胺的质量分数，反应时间达到后用三甲胺水溶液调节pH值，降温，加 入相转移催化剂，按丙烯酸羟烷基酯：环氧氯丙烷物质的量比加入环氧氯丙烷，保持反应温 度，搅拌，升温，保持反应温度，降温，出料即得钻井液用黏土稳定剂。本产品可有效的抑 制粘土水化分散、絮凝钻屑、控制地层造浆，同时也可以作为压裂、酸化和采油注水的黏土 稳定剂。
申请号：201310051388 发明公开号：103131397A 公告号： 授权日： 国家/省市：中国北京 代理机构：郑州睿信知识产权代理有限公
司(41119)
申请日：2013年2月16日 公开日：2013年6月5日 公告日： 授权公告日： 范畴分类号： 代理人：陈浩
代理机构地址：河南省郑州市农业路东16号2号楼17层1704号(450008) 申请人：中国石油化工股份有限公司;中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究
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