常用泥浆体系介绍

常用泥浆体系介绍

泥浆体系类型：聚合物钻井液体系

泥浆体系特点：

固相含量低；亚微米粒子比例小，剪切稀释性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑能力强，洗井效果好，有利于提高机械钻速。

具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；

钻进速度高；

稳定井壁能力强，井径比较规则；

对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。固相含量少，可减轻固相的侵入，因而减小了损害程度；

可防止井漏的发生，由于钻井液固相含量低，在不使用加重材料的情况下，钻井液的液柱压力低，从而降低了产生漏失的压力；

钻井成本低；聚合物钻井液的处理利用量较少，钻井速度高，缩短了完井周期。

聚合物处理剂主要作用机理：

桥联与包被作用：聚合物在钻井液中颗粒上的吸附是其发挥作用的前提，当一个高分子同时吸附在几个颗粒上，而一个颗粒又可以同时吸附几个高分子时就会形成网络结构，聚合物的这种作用称为桥联作用。当高分子链吸附在一个颗粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。

絮凝作用：当聚合物在钻井液中主要发生桥联吸附时，会将一些细颗粒聚结在一起形成粒子团，这种作用称为絮凝作用，形成的絮凝块易于靠重力沉降或固控设备清除，有利于维护钻井液的低固相。PHPA

增粘作用的机理：游离聚合物分子能增加水相的粘度，聚合物的桥联作用形成的网络结构能增强钻井液的结构粘度。PHPA，HV-CMC

降滤失作用：

聚合物降滤失剂通过桥联作用与粘土颗粒形成稳定的空间网架结构，对体系中所存在的一定数量的细颗粒起保护作用，在井壁上形成致密的泥饼，从而降低滤失量，网络结构可包裹大量自由水，使其不能自由流动，有利于降低滤失量。

提高粘土颗粒的水化程度，降滤失剂分子中都带有水化能力很强的离子集团，可增厚粘土颗粒表面的水化膜，在泥饼中的这些极化水的粘度很高，能有效地阻止水的渗透。

聚合物降滤失剂的分子大小在胶体颗粒的范围内本身可对泥饼起堵孔作用，使泥饼致密。

降滤失剂可提高滤液粘度，从而降低滤失量。

抑制与防塌作用：

聚合物在钻屑表面的包被吸附是阻止钻屑分散的主要原因。包被能

力越强，对钻屑分散的抑制作用也越强。聚合物具有良好的防塌作用，一是长链聚合物在泥页岩井壁表面发生多点吸附，封堵了微裂缝，可阻止泥页岩剥落；二是聚合物浓度较高时，在泥页岩井壁上形成较为致密的吸附膜，可阻止或减缓水进入泥页岩，对泥页岩的水化膨胀有一订的抑制作用。

降粘作用：

聚合物钻井液的结构主要由粘土颗粒与粘土颗粒、粘土颗粒与聚合物和聚合物与聚合物之间的相互作用组成，降粘剂就是拆散这些结构中的部分结构而起降粘作用的。机理：降粘剂可吸附在粘土颗粒带正电荷的边缘上，使其转变成带负电荷，同时形成厚的水化层，从而拆散粘土颗粒间形成的“端－面”“端－端”结构，放出包裹的自由水，降低体系粘度。同时降粘剂的吸附还可提高粘土颗粒的zata电位，增强颗粒间的静电排斥作用，从而消弱其相互作用。

泥浆体系配方组成：

泥浆体系：

甲酸盐钻井液体系：

甲酸盐钻井液体系就是将甲酸与氢氧化钠、氢氧化钾在高温高压反应下制成碱性金属盐，如甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯配制成甲酸盐类水基钻井液。

甲酸盐钻井液体系是甲酸盐与盐水钻井液和完井液的基础上发展起来的，因而除了具有盐水钻井液的特点外，还具有其独特优点：

1. 甲酸盐钻井液由于其强抑制性，可较好的抑制泥页岩水化膨

胀和分散，也利于减少钻井液对油气层的损害；

2. 甲酸盐钻井液医药生物降解，不会造成对环境的损害；

3. 钻具、套管等金属材料在这种钻井液中的腐蚀性小，有利于

延长金属材料的使用寿命。

4. 不需要加重材料就可配高密度钻井液，甲酸钠、甲酸钾类的

水溶液密度分别为1.24g/cm3，1.60g/cm3，甲酸铯水溶液的

密度更高达2.3g/cm3，不仅有利于提高机械速度，而且有利

于保护油气层。

5. 甲酸盐钻井液的低粘度、高动态瞬时滤失量有利于提高机械

钻速。

6. 甲酸盐钻井液具有良好的抗高温、抗污染能力，并可降低所

使用的各种添加剂在高温条件下的水解和氧化降解进度。

缺点：费用高。

甲酸盐钻井液配方：

甲酸盐盐水+生物聚合物+降滤失剂（低粘聚阴离子纤维素和烷基丙

烯磺酸盐—AMPS聚合物的混合物）+超细碳酸钙（﹤10ｕｍ，作强降滤失剂）

甲酸盐钻井液使用范围：

1. 小井眼深井钻井；

2. 水平钻井和连续软管钻井、完井

3. 高温高压钻井、完井和修井

4. 水敏性页岩钻井

5. 钻储集层

6. 钻盐层和盐膏层

7. 钻天然气井

乙二醇类水基钻井液体系

聚合醇大多是聚乙二醇类产品，有丙烯乙二醇，二丙烯丙二醇、三丙烯乙二醇、及聚丙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇和聚甘油。

聚合醇是一种非离子表面活性剂，溶于水，但其溶解度随温度的升高而下降，到达某个温度之后，聚合醇溶液就会变成浊状微乳液，聚合醇部分分解，这时的温度成为浊点，此现象可逆，当温度降低至浊点温度以下时，又会重新溶于水中。聚合醇由于具有以上特点，在当钻井液循环温度高于聚合醇浊点时，聚合醇钻井液发生相分离，不溶解的聚合醇能封堵泥页岩孔喉，阻止滤液进入地层，从而使钻井液与泥页岩隔离，起到稳定井壁的作用；此外聚合醇可在泥页岩表面产生强烈吸附，形成一层吸附层，阻止泥页岩水化、膨胀与分散。

聚合醇的浊点与聚合醇钻井液的化学组成有关，并随其加量及钻井液含盐量的增高而下降，因而可通过选用不同种类的聚合醇，调整聚合醇加量和含盐量来改变浊点温度。

聚合醇钻井液体系中加入钾盐、铝盐等可进一步提高其稳定井壁的效果，，而且加入的聚合醇分子量不能太大，以使其能进入泥页岩的孔喉中，稳定井壁。

聚合醇钻井液的优点：

聚合醇钻井液具有很强的抑制性与封堵性，能有效稳定井壁；

聚合醇钻井液有较好的润滑性，当聚合醇加量为3%时，钻井液的润滑系数可降低80%；

聚合醇钻井液对油气层的损害低，渗透率恢复值可达85%以上；

聚合醇钻井液毒性低，可生物降解和分解，对环境影响小。

通常使用的聚合醇钻井液体系主要为聚合醇/聚合物盐水体系，其生物毒性LC50为100000mg/L，完全满足美国环保总局的LC50=3000mg/L 的要求。

硅酸盐钻井液体系

稳定井壁机理：

硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒，其中有离子状态的、胶体状态的和分子状态的，这些颗粒通过吸附、扩散等过程聚合到井壁上，封堵地层孔隙和裂缝。

进入地层的硅酸根与页岩表面或地层水中的钙、镁离子发生反应形成的硅酸钙、硅酸镁覆盖岩石表面，封堵地层；

进入地层的硅酸根遇到PH值小于9的地层水立即变成凝胶封堵地层孔喉和裂缝；

在温度低于80℃的稀硅酸盐钻井液稳定泥页岩机理：是通过多个氢键、静电力、和范德华力度叠加与泥页岩的粘土颗粒形成的超分子化学力结合为主，缩合反应为辅；温度高于80℃，硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩合反应产生胶结性物质，把粘土矿物颗粒结合成牢固的界面，封固井壁。

硅酸盐稳定盐膏地层机理：主要是硅酸根与地层中的钙、镁离子发生作用，形成沉淀，从而在地层表面形成坚韧、致密的封固壳来加固井壁。

钾基体系

特点：

抑制泥页岩造浆，对水敏性泥页岩具有很好的防塌效果；

钻井液中亚微米颗粒含量低，对油层中的粘土矿物其稳定作用；

分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。

正电胶钻井液体系

正电胶胶液：清水+0.1%~0.3%正电胶

直井：3~5%预水化搬土浆+0.1~0.3%正电胶+0.3~1.5%降滤失剂（LV-CMC）+0~0.3%铵盐（XY-27）

定向井或水平井：在直井配方基础上+润滑剂（乳化剂+5%原油）在易于造浆的地层：补加小阳离子抑制剂

在强分散弱膨胀砂泥岩互层为了抑制砂泥岩分散：+0.3~0.5KPAM 地层裂缝发育易井塌：+防塌剂+高温高压降滤失剂

砾岩、玄武岩地层：正电胶加量大于0.4%+增大搬土含量，提高粘切，减小对井壁冲刷，有效携岩。