钻井液完井液处理剂大全第一卷
《钻井液与完井液》课件
contents
目录
• 钻井液概述 • 钻井液的类型与选择 • 完井液概述 • 完井液的类型与选择 • 钻井液与完井液的应用案例 • 钻井液与完井液的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
钻井液概述
钻井液的定义
01
钻井液：在钻井过程中，用来循 环、悬浮、携带岩屑和稳定井壁 的循环流体。
环保法规与标准
遵守国内外相关环保法规和标准，确保钻井 液与完井液的环保合规性。
废弃物处理
采用适当的废弃物处理技术，如固液分离、 油水分离等，以减少对环境的污染。
生物降解性
研究和发展钻井液与完井液的生物降解性， 降低其对生态系统的长期影响。
循环利用技术
推广钻井液与完井液的循环利用技术，减少 资源浪费和环境污染。
至地面。
稳定井壁
钻井液在井壁上形成一层滤饼 ，保持井壁稳定，防止井壁坍 塌。
冷却钻头
通过循环带走钻头产生的热量 ，延长钻头使用寿命。
传递能量
作为循环流体，传递水力能量 ，如泵压和排量。
02
CATALOGUE
钻井液的类型与选择
常用钻井液类型
水基钻井液
以水为分散介质，加入 各种处理剂，用于钻进
淡水钻井。
总结词
提高采收率与储层保护
详细描述
某气田在完井过程中，采用了具有高 渗透性和储层保护能力的完井液，显 著提高了采收率，并有效保护了储层 ，延长了气田开采寿命。
案例三：复杂地层钻井液与完井液联合应用
总结词
应对复杂地层挑战
VS
详细描述
在某复杂地层的钻井和完井作业中，通过 联合应用钻井液和完井液，有效应对了地 层复杂多变带来的挑战，确保了钻井和完 井作业的顺利进行。同时，采用适当的钻 井液和完井液配方，对于提高油气勘探开 发效率具有重要意义。
钻井液处理剂类型与功用(11.21)
三、加重材料
（二）液体加重剂
3.无机盐系列加重剂
主要用于配制完井及修井液及无固相钻 井液，主要包括NaCl、KCl、CaCl2、CaBr2 和ZnBr2等。
材料分类
配浆材料 加重材料 无机盐类
目
录
防塌/抑制剂
降粘剂
提粘/流型调节剂 润滑剂
大分子包被剂 堵漏剂 其他 降滤失剂
一、钻井液材料分类
（三）常用钻井液材料明细
常用 钻井 液原 材料 与处 理剂 6. 防塌（抑制）剂：沥青类（磺化沥青 SAS/FT-1、氧化沥青、白沥青、溶解 沥青）、腐植酸类（ K-Hm 、 SMC 、 G-KHm） 7. 降 粘 剂 ： 铁 铬 木 质 素 磺 酸 盐 （ FCLS ）、磺甲基单宁（ SMT ）、 磺甲基栲胶（ SMK ）、无铬稀释剂 (HMP)、硅稀释剂（SI-Th）、低分子 量丙烯酸共聚物 XY-27、XB-40。
二、配浆材料
（一）常见粘土矿物晶体构造
2.几种常见粘土矿物的晶体构造
（ 1）蒙脱石（ 2:1型）： 两层四面体片中间夹一层八 面体片。每个四面体尖顶均 指向中央的八面体，通过共 用的氧连接成晶层。若干个 晶层按一定距离在 C 轴方向 上重叠构成晶体。
蒙脱石晶体结构示意图
二、配浆材料
（一）常见粘土矿物晶体构造
一、钻井液材料分类
（三）常用钻井液材料明细
常用 钻井 液原 材料 与处 理剂 8. 提 粘 （ 流 型 调 节 ） 剂 ： 高 粘 PAC （PAC-HV）、黄原胶（XC）、正 电 胶 （MMH） 、 羟 乙 基 纤 维 素 （HEC）。 9. 润滑剂：极压类、水基类（RH-4）、 聚合醇类、石墨类、塑料球类、油 基类。
钻井液和完井液
铁铬木质素磺酸盐 (FCLS)使用 —— 一般配制成碱液使用。 • FCLS碱液旳配制
FCLS : NaOH = 3 ~ 5 :1
（FCLS + NaOH）混合碱液 = 1/5或1/10
例题
40ml FCLS碱液（3：1，1/5）中，含固体 FCLS多少克？NaOH多少克？ 解：FCLS+NaOH总重为：
1.钻井液稠化原因 因为粘土颗粒表面与端面性质不同：
带电情况不同 —— 表面带负电，端面带正电。
Si +
Al +
水化程度不同 —— 表面水化膜厚，端面水化膜薄。
钻井液稠化原因： 当钻井液中固相含量高和外界污染变化粘土表面性
质时，极易形成：端-端、端 — 面联结旳空间片架构造， 从而造成： • 钻井液构造粘度增长； • 片架构造包住大量自由水，流动阻力增长。
降粘剂作用特点
• 主要作用于端面 • 用量少、效果明显 0.5~1%（因为端面少）。 • 降失水与降粘作用有时相一致，有时不同。 • 主要降低 0、 c、’，不降 s。
3. 常见降粘剂
单宁酸钠（NaT） 磺甲基单宁（SMT） 铁铬木质素磺酸盐 (FCLS) 两性离子聚合物降粘剂（XY -27） SSMA(磺化聚苯乙烯顺丁烯二酸酐钠盐） 硅氟降粘剂
• 成本低。
关键： 保持粘土颗粒旳高度分散。
2. 选土与配浆 选土 要求：至少旳土量得到最高旳粘度。 试验观察：不同旳土到达相同粘度时，用土量相差很大。
粘度 mPa.s
优质膨润土
一般粘土
劣质粘土
15 0
土量%
选择配浆土旳指标 —— 造浆率。
造浆率：每吨干土配出表观粘度为15mPa.s旳钻井液旳体 积量。
2006年国外钻井液体系和处理剂分类
文章编号:1001 5620(2007)S0 0045 072006年国外钻井液体系和处理剂分类张克勤1 王欣1 何纶2 丁彤伟3 李保秋4 孙雷1 张洁1(1.北京石油勘探开发研究院,北京;2.四川石油管理局,四川成都;3.中国石油大学,北京;4.华北石油管理局,河北任丘)摘要 介绍了2006年国外钻井液体系和处理剂的分类方法。
2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 ,对体系内容的描述也有变化;在处理剂分类中 解卡剂 与 润滑剂 合并,另增一项为 水合物抑制剂 。
提出了中国今后开展标准化工作的几点意见:建议将制订产品行业标准转向制定方法标准,分析了中国钻井液用土存在的问题,并提出了建议解决的办法。
关键词 钻井液 完井液 钻井液添加剂 标准化 分类中图分类号:T E254文献标识码:A1 2006年API 钻井液体系分类方法从参考文献[1]了解到,2006年国外对钻井液体系和处理剂的分类方法均增添了不少内容。
1.1 钻井液体系分类方法2006年国外钻井液体系的分类是:!水基钻井液:不分散钻井液、分散钻井液、钙处理钻井液、聚合物钻井液、低固相钻井液、优质水基钻井液、盐水钻井液、高温高压特种产品、完井液、裸眼清洁液、钻进液;∀油基钻井液:油基钻井液、合成基钻井液;#气基钻井液:空气、雾、泡沫和气体。
可以看出,2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 。
笔者认为,其中的 优质水基钻井液 应属于聚合物钻井液, 裸眼清洁液 和 钻进液 应属于完井液, 高温高压特种产品 这一名称似改为 高温高压特种钻井液 较好。
优质水基钻井液 又称 胺基水基钻井液 ,国外认为其性能接近油基钻井液,比较推崇[2]。
1.2 钻井液体系内容描述的变化1)不分散钻井液(Non dispersed)。
该体系可以是开钻钻井液、天然钻井液和其它常用于浅井或表层钻井的轻度处理的体系。
常用钻井液处理剂分子结构及作用机理[1]
![常用钻井液处理剂分子结构及作用机理[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5bb855cca1c7aa00b52acbcf.png)
处理剂名称
代号
分子结构
作用机理
使用方法
纯碱
Na2CO3
①钠离子置换土粉中的钙离子②碳酸根除钙③提供OH-离子
配浆时加入土粉量的3%左右，不要超过6%，除石膏
烧碱
Na2CO3
①提高PH值②提供钠离子③控制钙、镁离子
将单宁酸、腐植酸变成钠盐，促进植物胶溶解（如田青胶）
腐植酸
聚丙烯酸钾
K-PAM
聚丙烯酸钾，分子量200万左右ห้องสมุดไป่ตู้
酰胺基与颗粒表面的氧形成氢键吸附，羧甲基是水化基团，形成吸附水化膜水化膜，增强ζ电位和稳定性，同时分子链长且可以形成网架架构
提高动切力，降低失水，抗钙能力较弱
两性离子聚合物降粘剂
XY-27
阳离子基团吸附在钻屑表面，抑制粘土分散，分子量小于1万
阳离子基团吸附钻屑表面
降粘，降滤失，抗盐能力较强
两性离子聚合物包被剂
FA-367
阳离子基团吸附在钻屑表面，抑制粘土分散，大分子形成网架结构，分子量100-250万
阳离子基团吸附钻屑表面，形成网架结构
包被絮凝，提高结构粘度，抗盐能力较强
磺化沥青
FT-1
由烷烃、环烷烃、芳香烃组成，嫁接上磺酸基，提高抗温性和稳定性，分子量1200左右
PSC
泥炭、褐煤被碱抽出来，分子量2*103-1.5*106
①阴离子交换反应②配位体交换③氢键
抗温性能好,有降滤失(浓度高)及稀释作用(浓度低),抗盐效果不好
羧甲基纤维素钠盐
CMC
棉纤维碱化、醚化，分子量3-10万
①负离子、羟基、苷基形成氢键（最强）、分子间力和静电引力与粘土颗粒结合，减少自由水，提高ζ电位（护胶）②形成结构网，提高动切力③提高滤液粘度
中外常用钻井液处理剂名称对照及主要用途解读
树脂页岩稳定剂
GLA
JHS
SHALE-BAN
HOLECOAT
IDTEX
（同上）
铝络合物
ALPLEX
泥岩抑制剂
阳离子化合物
（小阳离子）
GD 5-2
QC，FS-1
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
80A51
PAC 141
PHMP
水基钻井液增粘剂及包被剂
化学改性甜菜淀粉
PYRO-VIS
水基体系增粘降滤失
混合金属层状氢氧化物
MMH，MA-01
MSF-1，MLH-2
正电胶
MMH
水基正电钻井液增粘
表4降粘剂
通称或主要成份
中国名称
外国名称
主要用途
酸式焦磷酸纳
酸式焦磷酸盐
SAPP
低钙钻井液分散剂以及处理水泥污染
聚丙烯酸衍生物或聚丙烯酸盐
Na-HPAN
HPAN
Ca-HPAN
CPAN, CPA
NH4-HPAN
NPAN,PT-1
NEW-TROL
POLYAC
SP-101
IDF AP 21
CYPAN
WL-100
淡水钻井液降滤失剂适用于无钙低固相非分散体系
磺甲基酚醛树脂
磺化木素与树脂等
SMP-1 2
SCSP
SLSP
水基钻井液降高温降滤失剂
HMF-Ⅱ, A-903
SPC
TSP
水基钻井液抗高温降滤失剂
钻井液原材料与处理剂
• 纯碱在钻井液中的作用在于：
1、提供Na+离子，使钙土转变为钠粘土，促 使粘土水化分散；
2、钻井液受钙、镁离子污染时，用纯碱可 以除去钙镁离子，使钻井液性能得以改善；
3、调节pH值。
二、烧碱
• 烧碱即氢氧化钠（NaOH），它的外观为乳 白色晶体，易溶于水，溶解时放出大量的 热，故在配制水溶液时要注意防止烫伤， 并注意搅拌，否则易在药池的底部产生重 结晶。烧碱的水溶液呈碱性，pH值为14， 属于强碱。烧碱易吸收空气中的水分和二 氧化碳，并与二氧化碳作用生成碳酸钠， 因此存放时应注意防潮和变质，要密封加 盖处理。
• 粘土(Clay): 小于2微米，具有塑性的矿物原料。
• 粘土矿物: 构成粘土的主体矿物。大都具有晶体本性， 其化学成份是含水（镁）硅酸盐。
• 粘土矿物的结构：层状（二层、三层、混层）；链状 （纤维状）。
• 膨润土(Bentonite)：主要成分为蒙脱石的粘土矿物。
• 蒙脱石(Montmorillonite)：三层(2:1)型粘土矿物， 层间为O和O层相接，因只有范氏力层间引力弱，表面 吸附能力强，易水化膨胀和分散。
•80年代初期，研制成功了油包水乳化加重 钻井液，并在华北、新疆和中原等油田得 到成功应用，有效地解决了钻遇大段岩膏 层和水敏性泥、页岩地层时所遇到的各种 问题。
•钻井液处理剂、原材料品种迅速增加，质 量不断提高。1978年，我国钻井液处理剂 仅有40多种，1983年增至76种，1985年已 达到16个门类，共129种。
–2）膨润土的的特性与作用 • 扩散双电层：
–ξ电位 –电解质对双电层的影响
粘 土 在 泥 浆 中 的 状 态
1、膨润土在钻井液中作用
膨润土主要用来配制淡水钻井液。 它在淡水钻井液中作用如下： （1）增加钻井液的粘度和切力，提高钻井 液的井眼净化能力； （2）形成致密的滤饼，降低钻井液的滤失 量； （3）对于胶结不良的地层，可改善井眼的 稳定性； （4）防止井漏。
钻井液完井液处理剂大全三卷
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=
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线性石蜡
)
(
CH
CH
CH
-
-
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其它钻井液/完井液处理剂
4、甲基葡萄糖甙钻井液
MEG是甲基葡萄糖甙的英文缩写。MEG钻井液体系是近期研制成功的一种新型无环境污染的钻井液体系。其各种性能几乎可与油基钻井液相比拟，具有广泛的应用前景。 MEG是葡萄糖的衍生物，无毒性且易于生物降解，糠虾半致死质量分数96hLC50值大于500，000mg/l。 MEG钻井液配方简单、配制和维护容易，并具有较强的页岩抑制性能、优异的润滑性能、良好的储层保护特性和体系稳定性。
#2022
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堵漏剂
堵漏材料
堵漏材料
无机凝胶 类堵剂
高失水堵 漏材料
暂堵性堵 漏材料
桥接堵 漏材料
高分子化学堵漏材料——详见下页
固化剂堵 漏材料
组成——水泥、石膏、石灰等混合浆液，以水泥为主。 水基——水泥浆、胶质水泥浆（加膨润土粉）、石膏水泥浆、纤维水泥浆、触变水泥浆、“1232”堵漏剂：由膨润土、水泥、生石灰（稠化剂）、氯化钙（促凝剂）。 油基——柴油水泥浆、原油水泥浆、柴油坂土水泥浆。
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有机阳离子聚合物对粘土的稳定机理 1）电性“中和”抑制粘土的水化膨胀 阳离子聚合物链上的正电性原子或基团与粘土上的低价阳离子发生交换，大分子链上众多的正电性原子或基团“中和”了粘土晶层间和表面的负电荷，使晶层和颗粒间的静电斥力减小，晶层收缩而不易水化膨胀。 2) 聚合物吸附层阻止粘土的水化作用 阳离子聚合物与粘土间强烈的静电引力，范德华力，使大分子牢固地吸附在粘土和其它微粒上，形成一层吸附层，从而阻止了粘土的水化作用。 3) 多点吸附控制了粘土及微粒的分散运移 聚合物长链可同时吸附到多个晶层与微粒上，从而抑制了粘土的分散和运移，正是由于阳离子聚合物的多点吸附，使吸附作用力强，在外力的作用下要同时脱附非常困难，加之阳离子聚合物本身的稳定性，所以可抗酸、碱、油、水的冲洗，即稳定具有长效性。
钻井液配浆材料与处理剂相关资料
钻井液配浆材料与处理剂相关资料钻井液配浆材料与处理剂是一种专门用于切削岩石、钻探井口、维持油井稳定运行并完成其他需要钻探液体辅助的油田作业的一种混合物。
钻井液一般由水、固体粉末和添加剂三种原料组成。
在钻井过程中，钻头通过旋转，将钻井液喷洒到井底完成岩层的钻探。
随着钻探的深入，非常多的泥浆被运回井口，经过固液分离工艺，进行净化处理再循环使用。
钻井液对钻井效果有很大影响，它的质量好坏直接决定了钻井工作质量。
以下是与钻井液配浆材料和处理剂相关的资料：一、配浆材料1、泥浆基础成分泥浆基础成分是钻井液维持稳定性、促进钻头切削效果的关键。
其类型分为初浆、中浆和深浆三类。
初浆一般是由高岭土、云母、石英粉、膨润土、醇酸、植物纤维等原料混合而成，在钻井初期，利用这种初浆防止井壁塌陷，保证钻探稳定进行。
中浆则是采用粘土、珍珠岩、轻质砂、硅酸盐等基础成分，拥有良好的抗沉降性和流动性。
深浆则是一种特殊的泥浆成分，一般是在深部钻探中、海洋钻探中使用，深浆具备抗压性、抗高温性、抗盐性、抗沉降性等特点。
2、填充物填充物主要用于钻井液在钻井过程中填补井壁空隙和加强钻孔的稳定性。
填充物分为高分子胶体、土豆、硅胶、珍珠岩、碳酸钙等几种类型，不同的填充物在具体的钻井作业中可以自由选择。
3、界面活性剂界面活性剂是钻井液中的一种添加物，在钻井液中的作用主要是增加液面张力、降低混合液阻力、改善钻井效果和防止泥浆失水等作用。
常用的界面活性剂包括表面活性剂、增黏剂、破乳剂、杀菌剂等。
4、稠化剂稠化剂是一种能够使浆液粘稠的化学物质。
添加稠化剂后，钻井液的粘度能够得到提高，从而增加钻头切削效果和防止井壁塌陷的发生。
稠化剂的种类一般分为聚合物和亲水胶体两类，常用的有XCD聚合物、CMS聚合物、胶原蛋白等。
二、处理剂1、调节pH值的处理剂钻井液的pH值对于钻井工作有着非常重要的作用，它可以提高钻头切削效果，减少井壁塌陷和泥浆失水。
常用的调节pH值的处理剂包括碱性物质、酸性物质等。
《钻井液完井液化学》课件
油类物质
柴油
作为燃料提供能量，同时也可以作为润滑剂和加重剂。
油基处理剂
如油酸、脂肪酸等，用于提高钻井液的润滑性和稳定性。
聚合物
高分子聚合物
如聚丙烯酰胺、聚合物硅酸盐等，用于提高钻井液的粘度、 切力和稳定性。
生物聚合物
如淀粉、纤维素等，用于提高钻井液的粘度和稳定性，同时 可生物降解。
03
钻井液完井液的物理化学性质
04
钻井液完井液的性能评价
静切力评价
静切力
是指钻井液在静止状态下，受到外力作用时抵抗剪切的内部摩擦力。静切力是评价钻井液完井液性能 的重要指标之一，它能够反映钻井液的悬浮能力和稳定性。
静切力评价方法
通过测量钻井液在不同剪切速率下的剪切应力和粘度，绘制出剪切应力与剪切速率的关系曲线，从而 评估钻井液的静切力性能。
滤失性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的滤失量和滤饼厚度，从而评估钻井液的滤失性。
05
钻井液完井液的配制与维护
配制方法与步骤
调整优化
根据性能检测结果，对钻井液完井液的配 方或配制参数进行调整优化，以提高其性 能。
配制方法
根据钻井液完井液的配方，按照规定的比 例混合各种原材料，确保配制出的钻井液 完井液符合性能要求。
润滑性
是指钻井液在钻进过程中对钻具和岩石表面 的润滑能力。润滑性是评价钻井液完井液性 能的重要指标之一，它能够降低钻进过程中 的摩擦阻力，提高钻进效率。
润滑性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的摩擦 系数和润滑系数，从而评估钻井液的润滑性
。
滤失性评价
滤失性
是指钻井液在压力作用下通过滤饼时滤失量的多少。滤失性是评价钻井液完井液性能的 重要指标之一，它能够反映钻井液的封堵能力和保护油气层的能力。