钻井液用两性离子聚合物增粘包被剂FA-367
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
钻井液完井液技术手册(09)
1.3.4页岩抑制剂实际上，钻井液中所用的所有的处理剂在钻井过程中的主要作用只有两个，一个作用是维护钻井液性能稳定，另一个作用是保证井眼稳定。
这种起稳定井眼作用的处理剂就称之为页岩抑制剂，又称页岩抑制剂。
页岩抑制剂的作用是防止页岩水化膨胀和分散引起的井壁坍塌、破裂和掉块，以防造成钻井事故。
1.3.5.1钻井液和泥页岩的水化作用钻井液对泥页岩的化学作用，最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁应力状态的改变。
泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性质，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，体积增加，若这种膨胀受到约束便会产生膨胀压，从而改变近井壁的应力状态。
如何将钻井液对泥页岩的化学作用带来的力学效应定量化，并将其同纯力学效应结合起来研究井壁稳定问题；F.K.Mody 和A.H.Hale 认为，钻井液和泥页岩间存在的活度差驱使钻井液中的自由水进入泥页岩，从而使近井壁地带的孔隙压力增高，岩石强度降低。
井内水进入泥页岩主要受钻井液与泥页岩井壁间的孔隙压力差和化学势差的控制。
钻井液与泥页岩间化学势差引起的孔隙压力变化为：式中：λ-有效半透膜系数，R -气体常数，T -绝对温度，V -水的偏莫尔体积，A S 、A m -分别为泥页岩和钻井液的水活度，P -钻井液液柱压力，P p -远场孔隙压力，∆μ-化学势差。
如果∆μ大于零，即井眼水化学势大于孔隙水化学势，井眼水就可以进入岩石孔隙内，从而使泥页岩吸水后产生水化膨胀，且井壁的孔隙压力增大，岩石的强度降低，不利于井壁稳定。
反之，泥页岩产生解吸脱水，使井壁的孔隙压力减小，岩石强度增大，有利于井壁的稳定。
因此，从活度平衡的理论出发，要求降低钻井液中水的活度。
这可以通过控制调节钻井液中不同盐的含量或使用特殊的处理剂来改变钻井液中水的活度。
钻井液中水的活度可以通过实验来测定出来，而泥页岩中水的活度却较难确定，一般可以通过地层条件下泥页岩的含水量来测定。
具体做法是：用已知不同活度的溶液在恒湿气中与页岩达到活度平衡后（至少静置15天），测定页岩的吸水量，再绘制该页岩的吸水量与其活度的等温关系曲线。
钻井工程井壁稳定新技术
钻井工程井壁稳定新技术井壁稳定问题包括钻井过程中的井壁坍塌或缩径（由于岩石的剪切破坏或塑性流动）和地层破裂或压裂（由于岩石的拉伸破裂）两种类型。
一、化学因素井壁稳定机理：1、温度和压力对泥岩水化膨胀性能的影响：膨润土水化膨胀速率和膨胀量随着温度的增高而明显的提高，尤其当温度超过120℃时，膨胀曲线形状有较大的变化，膨润土的膨胀程度随着压力的增高而明显下降。
2、泥页岩水化在10～24h范围内出现Na＋突然释放现象，阳离子释放总量及Na＋释放所占的比例越高，泥页岩越易分散，就越易引起井塌。
3、PH值水溶液中PH值低于9时，影响不大，PH值继续增加，泥岩岩水化膨胀加剧，促使泥页岩坍塌。
4、活度与半透膜对泥页岩水化的影响水基钻井液可通过加入无机盐降低活度来减缓泥岩水化膨胀；半透膜影响存有争议。
二、各种防塌处理剂稳定井壁机理1、K+防塌机理一是离子交换，另一是晶格固定，对不同类型的泥页岩，其作用方式不相同，随着PH值的增高，混入Ga2+、Na +等离子浓度的增加，会阻碍对泥页岩的固定作用。
钾离子主要对于蒙皂石等高活性粘土矿物起抑制作用。
2、硅酸盐类稳定剂（1）硅酸盐稳定粘土机理：1）主要机理：尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，在某些极端的应用条件（如高温、长时间接触等）下，硅酸盐能与粘土进行化学反应长身无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结层牢固的整体。
2）次要机理：负电性硅酸粒子结合到已经预水化的粘土颗粒端部，使其电动电位升高，粘度、切力和滤失量下降，有利于形成薄而韧的泥饼。
（2）硅粒子防塌机理有机硅在泥岩表面迅速展开，形成薄膜，在一定温度下，有机硅中的—Si—OH基和粘土表面的—Si—OH基缩合脱水形成—Si—O—Si—键，在粘土表面形成一种很强的化学吸附作用，同时有机硅中的有机基团有憎水作用，使粘土表面发生润湿反转，从而使泥岩水化得到控制。
常用钻井液处理剂及作用
常用泥浆药品及作用一、聚合物类1、聚丙烯酰胺（PAM）作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。
2、聚丙烯酸钾（K-PAM）作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。
3、螯合金属聚合物（CMP）作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。
4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1）作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达到防塌的目的。
5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV）作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。
6、增粘降失水剂（KF-1）作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。
7、非极性防卡润滑剂（BLR-1）作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。
二、细分散类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。
1、羧甲基纤维素钠盐（CMC）作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。
2、烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。
4、纯碱（Na2CO3）作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。
5、防塌润滑剂（FT-342或FT-1）作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。
6、硅氟防塌降虑失剂（SF）作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。
7、封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1）作用：提高低固相钻井液的动切力。
8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性三、堵漏剂1、单向压力封堵剂（DF-A）作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。
2、综合堵漏剂（HD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。
3、桥塞堵漏剂（QD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。
钻井液处理剂名称对照及主要用途
NW-1，
HT-201
CSW-1，
醚化剂
POLY-KAT
MCAT-A
水基钻井液抑制剂
阳离子聚合物
（大阳离子）
DA -Ⅲ，MP-1
CPAM
SP-2
ND-89（91）
KAT-DRILL
MCAT
水基钻井液页岩包被剂
防塌剂
WFT-666，YZ-1
水基体系防塌剂
乙二醇衍生物
AQUA-COL
水基体系页岩抑制剂
复合离子多元共聚物降粘剂
GD-18, JT-900
XY-27, PSC90-6
PAC145
MIL THIN
THIN-X
CPD
水基钻井液降粘剂
树皮提取物
栲胶，改性栲胶
SMK，FSK
磺化栲胶
831
Q-B-T
MIL-QUEBRACHO
石灰钻井液和淡水钻井液降粘剂
褐煤产物或苛性褐煤等
腐植酸钠，NAHM
腐植酸钾
镜铁矿粉
钒钛铁矿粉
钛铁矿粉
DENSIMIX
BARODENSE
FER-OX
IDWATR
各种钻井液中加重及
封堵又喷又漏
碳酸钙粉（CaCO3）
石灰石粉
碳酸钙粉
W.O.30
BARACARB
LO-WATE
LDCARB 75
酸溶性加重剂
重晶石与赤铁矿混合物
BAR-PLUS
各种钻井加重材料及
封堵又喷又汛
方铅矿粉(PbS)
腐植酸钾、铁、铬等
KHm, FeHm, NHmK
NSHmK, SNK-2
PSC
水基体系页岩抑制剂
必看！钻井液三大体系和配方
必看！钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。
（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方3.技术关键1.加大包被剂用量（17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米，12-1/4”井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30~45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%~0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
胜利油田钻井液处理剂的应用品种及性能简介综述
淄博中轩、河北新河
石油大学、角洲、钻井 复合材料厂 泥浆制剂厂
5、页岩抑制剂类
产品名称
无荧光防塌 降滤失剂 PA-1
水解聚丙烯腈铵盐 NH 4-HPAN
水解聚丙烯腈钾盐 K-HPAN
主要组成
性能特点
生产单位
腐植酸、烯类单体 磺化、缩聚而成
聚丙 烯 腈 在 200℃、 20MPa 下 水解而成，分子中 含羧铵基、酰胺基 及腈基 聚丙烯腈经 KOH 水解而成，分子中 含羧钾基、酰胺基
淀 粉 与 氯 乙 酸 盐水钻井液中降失水效果好，对
反应而成
粘度影响小，具有防塌作用。
AA 、AM 、AN 、 用于淡水、海水、饱和盐水钻井
AS 等单体共聚 液的降滤失剂，不增粘，与 PAC
而成
系列、 PAM 等配合使用较好。
AA 、AM 、AN 、 用于淡水、海水钻井液的降滤失
AS 等单体与腐 剂，降粘、防塌，与 PAC 系列、
表面活性剂、页岩抑制剂、降粘剂、高温稳定剂、增粘剂和加重剂等。这些产品分别属
于无机化学产品、有机化学产品、合成聚合物、天然或天然材料改性产物等。
2、钻井用化学剂的作用
钻井液处理剂的作用是用于配制钻井液，并在钻进过程中维护和改善钻井液性能。
钻井液是钻井中使用的作业流体，在钻井过程中，钻井液起着重要的作用，人们常常把
钻井液比作“钻井的血液” ，其功能是：悬浮和携带岩屑，清洗井底；润滑冷却钻头，
提高钻头进尺， 通过钻头水眼冲击地层， 有利于破碎岩石； 形成泥饼， 增加井壁稳定性；
建立能平衡地层压力的液柱压力， 已发生卡、 塌、漏、喷等复杂事故； 使用涡轮钻具时，
可作传递动力的液体。由此可见，良好的钻井液性能是钻井作业顺利进行可靠保证，而
两性离子聚合物钻井液处理剂的研究与应用
性离 子 ＡＭＰ － Ｄ Ｓ ＭＣ水溶 液 的 粘度 逐 渐下 降 ， 但是 特 性 粘 数 下 降 的 幅 度 不 是 很 大 ， Ｎａ Ｌ 浓 度 为 在 Ｃ
１ 时 ， 性 粘数 下 降 的百 分率 １ ． ９ ， 明 了合 ０ 特 ５６％ 说
甲基 丙烯酰 氧 乙基三 甲基 氯 化铵 的结构 式 ：
ＣＨ ３
．
余 口井使 用两 性离 子聚 合物 钻井 液 。 外 ， 此 从浅井 到 深井 、 从盐 水 井到 海洋 井 、 定 向井到 水平 井 以及 复 从 杂地 层都 使用 上 了两性 离子 聚合 物钻 井液 。我 国的
Ｉ
４
内 蒙 古石 油化 工
２１ 年第 １ 期 ００ ４
两性 离子 聚合 物 钻 井 液 处 理 剂 的 研 究 与 应 用
康 力 陈 馥 鲜 明 。 ， ，
（．西 南 石 油 大 学 国 家 重 点实 验 室 ；． 南 石 油 大 学 化 学 化 工 学 院 ； １ ２西 ３ 川庆 钻 探 工 程公 司井 下 作 业处 ， 川 ． 四 成都）
和减 少井 下复 杂情 况 的发 生 ， 改善 钻井 液流 变性 ， 充分发 挥喷 射 钻井 效 益 ， 高钻 井速 度 及保 护 油 气层 提
诸 方 面 ， 见 到 了显 著 效 果 。 都
关键 词 ： 两性 离子 聚合 物 ； 引发 剂 ； 井液 ； 盐 ； 钻 抗 粘度
中图分 类号 ： ２４ ＴＥ ５
ｉ ｆ Ｉ
Ｃ。 ＳＯ３ ｌ Ｈ Ｈ Ｃ— ＣＨｚ
ｌ
ＣＨ ３
ＡＭＰ Ｓ是 强 阴离 子 单 体 ， 合 活 性 很 高 ， 于 聚 由
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钻井液用两性离子聚合物增粘包被剂FA-367
产品介绍
一、产品简介
FA367是由多种阴离子、非离子、有机离子单体共聚而成的水溶性高分子聚合物。
FA367集抑制性、优良配浆性于一体，在钻井液中用作赠粘剂和包被剂。
三、包装
本产品采用“三合一”袋包装，内衬聚乙烯薄膜袋，每袋净质量25kg。
四、产品功能
1.改善钻井液流变性能，具有良好的携带性能，获得最佳的经验清洁效果。
2.对泥页岩具有很强的抑制效果。
3.热稳定性好，抗温大于180℃。
4.具有优良的抗盐钙能力。
5.能有效防止油气层污染，增加油气产量。
6.适用于淡水、海水、饱和盐水等各种水基钻井液。
7.与其它处理剂配伍性好。
五、现场应用
在中国十六个油田5000多口井中使用证明，两性离子FA367和XY27组成的钻井液体系可以成功地应用于直井、斜井、丛式井、水平井、超深井、复杂井和各种淡水。
盐水、饱和盐水、低密度钻井液、高密度钻井液体系，既可做钻井液又可作为完井液使用，并能稳定井壁，保护油气层产能，提高钻井速度，节约钻井成本。
仅根据长庆。
四川、吐哈三个油田统计，钻井过程中做到基本不排放钻井液，井径扩大率降至4-10％，与喷射钻井相匹配，平均机械钻速可提高8－30％（长庆油田樊家川地区平均机械钻速提高51％）。
减少了对油田气层的损害。
新疆夏子街构造使用此剂配成的两性离子聚合物水包油钻井液钻开油层，产油量平均提高20％以上，平均采油强度提高50.8％。
另外。
两性离子FA367也成功的用于聚合物重泥浆和聚合物盐水重泥浆体系。