对伊拉克膨润土生产钻井泥浆土的研究ppt课件

1、伊拉克膨润土消费钻井泥浆土的研讨北京泰华润土科技开展 许铨先一一. . 工程背景：工程背景： 去年末今年初，本公司与中国机械对外经济技术协作总去年末今年初，本公司与中国机械对外经济技术协作总公司联手，经过国际招招标，拿到了公司联手，经过国际招招标，拿到了“伊拉克新建年产伊拉克新建年产1010万万吨钻井膨润土工厂吨钻井膨润土工厂交钥匙工程工程。该工程的业主是交钥匙工程工程。该工程的业主是伊拉克工业矿产部；消费钻井膨润土的原矿指定为伊拉克伊拉克工业矿产部；消费钻井膨润土的原矿指定为伊拉克本地的原矿；产质量量要求全面到达美国本地的原矿；产质量量要求全面到达美国API-13AAPI-13A的规范，的规

2、范，并且保证产质量量六个月内稳定。所谓交钥匙工程，就是并且保证产质量量六个月内稳定。所谓交钥匙工程，就是从产品试制开场，直至工厂设计与建立、职工技术培训，从产品试制开场，直至工厂设计与建立、职工技术培训，最终将一个产质量量与产能达标，技术上具有国际先进程最终将一个产质量量与产能达标，技术上具有国际先进程度的膨润土工厂交付给甲方。度的膨润土工厂交付给甲方。 据我们了解，这个工程实施后，将是盛产石油的中东、据我们了解，这个工程实施后，将是盛产石油的中东、北非首家比较象样的膨润土工厂，也是中国膨润土技术与北非首家比较象样的膨润土工厂，也是中国膨润土技术与设备初次走出国门，走向世界。此事关系到我们中国

3、人的设备初次走出国门，走向世界。此事关系到我们中国人的信誉与声誉。因此，只能胜利，不能失败。信誉与声誉。因此，只能胜利，不能失败。二二. . 伊拉克膨润土矿的特点：伊拉克膨润土矿的特点： 众所周知，膨润土工业就是对天然膨润土矿进展不同程度众所周知，膨润土工业就是对天然膨润土矿进展不同程度的加工。而天然生成的膨润土矿由于地质成因不同，矿与矿之的加工。而天然生成的膨润土矿由于地质成因不同，矿与矿之间，不同矿层之间，性能是千差万别的。因此，要消费出合格间，不同矿层之间，性能是千差万别的。因此，要消费出合格产品，首要任务就是对拟运用的原矿进展深化分析与了解，为产品，首要任务就是对拟运用的原矿进展深化分

4、析与了解，为今后的工艺设计提供根据。今后的工艺设计提供根据。 伊拉克方面先后二次空运当地的膨润土原矿样品给我方，伊拉克方面先后二次空运当地的膨润土原矿样品给我方，合计合计200200多公斤，供我方研讨测试。我方组织了国内数家机构多公斤，供我方研讨测试。我方组织了国内数家机构与专家，经过反复测试，才认识到伊拉克膨润土矿与大多数中与专家，经过反复测试，才认识到伊拉克膨润土矿与大多数中国膨润土矿相比，具有非常显著的特点：国膨润土矿相比，具有非常显著的特点： 1. 1.伊拉克膨润土矿物组成中不仅含有膨润土的主要成分蒙伊拉克膨润土矿物组成中不仅含有膨润土的主要成分蒙脱石，而且还含有凹凸棒石的主要成分坡缕

5、石。是二种粘土矿脱石，而且还含有凹凸棒石的主要成分坡缕石。是二种粘土矿物的混合体。这种类型的膨润土矿，中国国内尚未发现，估计物的混合体。这种类型的膨润土矿，中国国内尚未发现，估计世界上也比较少见。世界上也比较少见。 2. 2.伊拉克原矿各矿块层之间，有时以蒙脱石为主，有伊拉克原矿各矿块层之间，有时以蒙脱石为主，有时以坡缕石为主，二种矿物的相对含量，动摇与变化很大。但时以坡缕石为主，二种矿物的相对含量，动摇与变化很大。但总粘土蒙脱石坡缕石含量都是大于总粘土蒙脱石坡缕石含量都是大于7070。 3. 3.伊拉克原矿中的蒙脱石，有时候以天然钙基为主，有时候以天然钠基为主。矿块层之间也动摇变伊拉克原矿中

6、的蒙脱石，有时候以天然钙基为主，有时候以天然钠基为主。矿块层之间也动摇变化很大。化很大。 4. 4.伊拉克膨润土矿是明显的堆积型矿床。外观为大块片层状，矿质细腻密实，类似南方人打制的糯米伊拉克膨润土矿是明显的堆积型矿床。外观为大块片层状，矿质细腻密实，类似南方人打制的糯米年糕。矿体坚韧，保水才干强，不易破碎与自然风化。年糕。矿体坚韧，保水才干强，不易破碎与自然风化。 三三. . 伊拉克膨润土矿消费钻井泥浆土的关键技术：伊拉克膨润土矿消费钻井泥浆土的关键技术： 普通来说，国内钻井膨润土的消费，并非高难技术。但由于伊拉克膨润土矿的特殊性，反复小试后证明：普通来说，国内钻井膨润土的消费，并非高难技术

7、。但由于伊拉克膨润土矿的特殊性，反复小试后证明：假设简单套用国内常见的工艺与方法，那么，伊拉克膨润土矿就无法消费出到达国际公认的假设简单套用国内常见的工艺与方法，那么，伊拉克膨润土矿就无法消费出到达国际公认的APIAPI规范的钻井泥规范的钻井泥浆土。浆土。 为了阐明这一问题，需求先从钻井泥浆的作用与机理说起：为了阐明这一问题，需求先从钻井泥浆的作用与机理说起： 1. 1.钻井泥浆的作用：钻井液的流变性是钻井液的一项根本性能，它在处理以下钻井问题是起着非常重要的钻井泥浆的作用：钻井液的流变性是钻井液的一项根本性能，它在处理以下钻井问题是起着非常重要的作用：作用： 1 1携带岩屑，保证井底和井眼的

8、清洁；携带岩屑，保证井底和井眼的清洁； 2 2悬浮岩屑；悬浮岩屑； 3 3提高机械钻速；提高机械钻速； 4 4坚持井眼的规那么和保证井下平安。坚持井眼的规那么和保证井下平安。 2. 2.钻井泥浆膨润土质量规范：钻井泥浆膨润土质量规范：3 .3 .我们对泥浆土三个重要目的的认识与了解：我们对泥浆土三个重要目的的认识与了解： 1 1粘度：粘度反映的是在水溶液中，膨润土小颗粒之间粘度：粘度反映的是在水溶液中，膨润土小颗粒之间的内摩擦力。即颗粒分散与颗粒聚结之间的相对运动。该运动的的内摩擦力。即颗粒分散与颗粒聚结之间的相对运动。该运动的内在动力是土颗粒端面之间的化学电位差。内在动力是土颗粒端面之间的化

9、学电位差。 泥浆土规范中粘度指的是表观粘度视粘度、有效粘泥浆土规范中粘度指的是表观粘度视粘度、有效粘度。表观粘度由塑性粘度与构造粘度构成，即：表观粘度度。表观粘度由塑性粘度与构造粘度构成，即：表观粘度= =塑塑性粘度性粘度+ +构造粘度。构造粘度。 虽然粘度目的标示的数值符号是虽然粘度目的标示的数值符号是，但实践上并不是数，但实践上并不是数值越高越好。简而言之：假设粘度数值很高的缘由不是由于塑性值越高越好。简而言之：假设粘度数值很高的缘由不是由于塑性粘度高，而是由于构造粘度高的话，那么，阐明该泥浆体系中的粘度高，而是由于构造粘度高的话，那么，阐明该泥浆体系中的粘土颗粒之间的聚结才干大于分散才干

10、，此时，钻井泥浆失去了粘土颗粒之间的聚结才干大于分散才干，此时，钻井泥浆失去了流变性，同时也就失去了在钻井工程中的作用与意义。流变性，同时也就失去了在钻井工程中的作用与意义。2 2屈服值屈服值/ /塑性粘度：该目的反映的是使流体开场流动所塑性粘度：该目的反映的是使流体开场流动所需的最小切应力，本质上反映的就是泥浆的构造粘度。这个目的需的最小切应力，本质上反映的就是泥浆的构造粘度。这个目的所用的数值符号是所用的数值符号是，表示越小越好。也就是说，钻井泥浆的构，表示越小越好。也就是说，钻井泥浆的构造粘度其实是越小越好。与其对应的塑性粘度才是越大越好。造粘度其实是越小越好。与其对应的塑性粘度才是越大

11、越好。 3 3滤失量：该目的反映的是在一定的时间内与压力下，钻井滤失量：该目的反映的是在一定的时间内与压力下，钻井泥浆溢出水分的数量。泥浆失去的水分越多，井壁构成的泥饼就泥浆溢出水分的数量。泥浆失去的水分越多，井壁构成的泥饼就越厚越松散。厚而松散的泥饼对钻井工程是极为不利的，会呵斥越厚越松散。厚而松散的泥饼对钻井工程是极为不利的，会呵斥卡钻，井径不规那么，甚至井壁垮塌等严重问题。因此，这个目卡钻，井径不规那么，甚至井壁垮塌等严重问题。因此，这个目的所用的数值也是的所用的数值也是，表示越小越好。滤失量越小，钻井时产生，表示越小越好。滤失量越小，钻井时产生泥饼就越薄而致密，护壁效果越好。泥饼就越薄

12、而致密，护壁效果越好。 4. 4.用伊拉克膨润土矿消费钻井泥浆土的工艺与技术特点：用伊拉克膨润土矿消费钻井泥浆土的工艺与技术特点： 原矿的特点决议了消费的工艺特点。简单地说，用伊拉克膨润原矿的特点决议了消费的工艺特点。简单地说，用伊拉克膨润土原矿消费到达土原矿消费到达API-13AAPI-13A规范的钻井泥浆土，工艺上至少有二个规范的钻井泥浆土，工艺上至少有二个特点。特点。 1 1钠化前的原矿破碎：普通钙基膨润土矿在钠化处置前并不钠化前的原矿破碎：普通钙基膨润土矿在钠化处置前并不用需经过破碎。原矿进厂后，经过一段时间的堆放后，大多数可用需经过破碎。原矿进厂后，经过一段时间的堆放后，大多数可以自

13、然风化。即使来不及自然风化而存在大块矿，普通经过一次以自然风化。即使来不及自然风化而存在大块矿，普通经过一次对辊机破碎，就能处理问题。但伊拉克原矿质地坚韧，保水才干对辊机破碎，就能处理问题。但伊拉克原矿质地坚韧，保水才干强，不论堆放多少时间，都不会自然风化。矿石体形又大又扁又强，不论堆放多少时间，都不会自然风化。矿石体形又大又扁又粘，不适用于进料入口较小，以挤压、冲击为任务原理的破碎机粘，不适用于进料入口较小，以挤压、冲击为任务原理的破碎机械。我们经过实验，自行设计了一套先以高速剪切力为任务原理械。我们经过实验，自行设计了一套先以高速剪切力为任务原理的链条式粗破，后以对辊挤压机进展均匀性细破的

14、组合破碎的链条式粗破，后以对辊挤压机进展均匀性细破的组合破碎机组，才处理了这一难题。运用这套设备，可以不受原矿的大机组，才处理了这一难题。运用这套设备，可以不受原矿的大小、外形、水分、粘性的限制，最终都能将原矿细破至小、外形、水分、粘性的限制，最终都能将原矿细破至3 3毫米毫米以下的均匀小颗粒。以下的均匀小颗粒。 原矿破碎对伊拉克矿消费钻井泥浆土具有特殊的意义。其原矿破碎对伊拉克矿消费钻井泥浆土具有特殊的意义。其一是可以用物理方法降低凹凸棒石的构造粘度，提高与改善凹一是可以用物理方法降低凹凸棒石的构造粘度，提高与改善凹凸棒石粘土的流变性能；其二是原矿破碎后，矿物构造发生了凸棒石粘土的流变性能；

15、其二是原矿破碎后，矿物构造发生了变化，从不易枯燥变成了容易枯燥。降低了磨粉前的烘干本钱。变化，从不易枯燥变成了容易枯燥。降低了磨粉前的烘干本钱。其三是添加了颗粒外表接触面积，为下一步的钠化处置发明了其三是添加了颗粒外表接触面积，为下一步的钠化处置发明了良好的条件。良好的条件。2 2化学添加剂的选用：按照化学添加剂的选用：按照API-13AAPI-13A规范规定的测试方规范规定的测试方法，伊拉克膨润土原矿粉的法，伊拉克膨润土原矿粉的600600转粘度在转粘度在5 5至至2020之间规范之间规范3030，滤失量高达，滤失量高达4040至至5050之间规范之间规范1515。现实证明：伊。现实证明：伊

16、拉克原矿不用化学添加剂改性，产质量量一定无法达标。而用拉克原矿不用化学添加剂改性，产质量量一定无法达标。而用什么添加剂来改善产品的泥浆性能，让产质量量全面到达什么添加剂来改善产品的泥浆性能，让产质量量全面到达APIAPI规范，自然成了该工程最关键的技术。规范，自然成了该工程最关键的技术。我们知道，国内绝大多数膨润土厂消费钻井泥浆土，都是要用我们知道，国内绝大多数膨润土厂消费钻井泥浆土，都是要用添加剂的。原矿质量好，只用纯碱一种钠化剂。原矿质量普通，添加剂的。原矿质量好，只用纯碱一种钠化剂。原矿质量普通，除了用纯碱这种钠化剂外，还要用纤维素除了用纯碱这种钠化剂外，还要用纤维素CMCCMC, ,聚

17、丙烯酰胺聚丙烯酰胺PAMPAM等其他具有增粘降滤失作用的有机添加剂进展补充。等其他具有增粘降滤失作用的有机添加剂进展补充。伊拉克膨润土原矿中可交换钙、镁离子总含量超越钾、钠离子。伊拉克膨润土原矿中可交换钙、镁离子总含量超越钾、钠离子。因此，需求用水化分散性能更好的一价钠离子来置换水化分散性因此，需求用水化分散性能更好的一价钠离子来置换水化分散性能较差的二价钙离子。即我们常说的能较差的二价钙离子。即我们常说的“人工钠化。但问题与难人工钠化。但问题与难点是：伊拉克矿对钠化剂过于敏感，例如湿法加碱量只需点是：伊拉克矿对钠化剂过于敏感，例如湿法加碱量只需1 1，600600转粘度就能超越转粘度就能超越

18、140140规范规范3030，动塑比就能超越，动塑比就能超越3030规范规范是是33，滤失量就能超越，滤失量就能超越2525规范规范1515。以上数听阐明：钠化。以上数听阐明：钠化剂对伊拉克矿有增粘效果，也有降滤失效果，但添加的是构造粘剂对伊拉克矿有增粘效果，也有降滤失效果，但添加的是构造粘度，不是我们需求的塑性粘度。其数量关系是：粘度可以一下子度，不是我们需求的塑性粘度。其数量关系是：粘度可以一下子添加添加1010倍，而滤失量只能降低倍，而滤失量只能降低1 1倍。倍。 国内钻井土消费的逻辑是：粘度目的最重要，粘度到达了，国内钻井土消费的逻辑是：粘度目的最重要，粘度到达了，动塑比与滤失量也能到

19、达。因此，运用的添加剂的方向是先用钠动塑比与滤失量也能到达。因此，运用的添加剂的方向是先用钠化剂增粘，钠化后粘度还不够，再配以其他有机添加剂进一步增化剂增粘，钠化后粘度还不够，再配以其他有机添加剂进一步增粘，直至目的达标。粘，直至目的达标。伊拉克矿的特殊性就在于：要先用钠化剂增粘降滤失，再用伊拉克矿的特殊性就在于：要先用钠化剂增粘降滤失，再用降粘剂也称稀释剂降粘降滤失。要经过这么一个来回折腾，降粘剂也称稀释剂降粘降滤失。要经过这么一个来回折腾，才干把握住钻井泥浆三个重要目的之间的数据变化规律，找到才干把握住钻井泥浆三个重要目的之间的数据变化规律，找到一个最正确平衡点即添加剂配方，才干实现到达一

20、个最正确平衡点即添加剂配方，才干实现到达API-13AAPI-13A规范的目的。规范的目的。 我们在长达数月的时间里，对我们在长达数月的时间里，对2020多种化学添加剂进展了多种化学添加剂进展了测试，经过上百次的实验室实验，才优化出一个比较理想的消测试，经过上百次的实验室实验，才优化出一个比较理想的消费工艺流程与添加剂方案。用这个方案做出的伊拉克钻井泥浆费工艺流程与添加剂方案。用这个方案做出的伊拉克钻井泥浆土，土，600600转粘度转粘度3535至至4040左右，动塑比左右，动塑比2 2以下，滤失量以下，滤失量1212以下。各以下。各种添加剂包括纯碱的总参与量在种添加剂包括纯碱的总参与量在3 3以下。以下。按照这个钠化与添加剂配比如案，在中材北京地勘研讨院测按照这个钠化与添加剂配比如案，在中材北京地勘研讨院测试中心的大力支持下，我们先后试制了试中心的大力支持下，我们先后试制了5050多公斤用伊拉克原矿多公斤用伊拉克原矿制造的钻井泥浆土试制样品，送交伊拉克石油部门进展认证。制造的钻井泥浆土试制样品，送交伊拉克石油部门进展认证。经过审查与认证，并经过经过审查与认证，并经过6 6个月保质期的考验，最终才得到了个月保质期的考验，最终才得到了业主方确实认与