钻井液处理剂钻井液降滤失剂课件

关于钻井液处理剂钻井液降滤失剂第1页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三钻井液滤失量的重要性

钻井液滤失量大易引起页岩的膨胀和垮塌，造成井壁不稳定。钻井液和滤液侵入地层，引起粘土膨胀，堵塞地层油气流通道，损害产层。在滤失量增大的同时滤饼也增厚，而厚滤饼使井径缩小，造成钻具扭矩大，起钻抽汲，下钻遇阻，固井质量差等问题。因此，适当低的滤失量是钻井液的重要性能之一。第2页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三降滤失剂的作用原理

第一、护胶作用。为了形成渗透率低的泥饼，要求钻井液中粘土颗粒粒径有合适的大小分布，同时要求有较多的细颗粒。降滤失剂的护胶作用在于（1）吸附在粘土表面形成吸附层，以阻止粘土颗粒絮凝变大；（2）能把在钻井液循环搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附稳定下来，不再粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例，有利于形成致密泥饼。

第3页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三第二、提高滤液粘度可以降低滤失量。滤失量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。有机降滤失剂加入钻井液后提高了滤液粘度,使滤失量降低。第三增加钻井液中粘土颗粒的水化程度,可以降低滤失量。降滤失剂吸附在钻井液中的粘土颗粒上,使其水化程度增加颗粒的水化膜增厚,形成的滤饼在高压下易变形,滤饼的渗透率降低。

第4页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三第四、降滤失剂分子本身的堵孔作用。有机高分子降滤失剂的分子尺寸在胶体颗粒范围内，加入这些外理剂后，它们一方面是分子的长链楔入滤饼的间隙中，另一方面长链分子卷曲成球状，堵塞滤饼微孔隙，使滤饼薄而致密，从而降低滤失量。

第5页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三羟甲基纤维素钠盐（Na-CMC）

CMC是由棉花纤维用20%NaOH处理后，加入氯乙酸钠进行醚化反应而成。由于其聚合度的不同又分高粘、中粘、低粘三种。一般CMC聚合度在200-600左右,取代度0.60-0.90。CMC分子链中羟基、醚基是吸附基团，羟钠基为水化基团。

CMC抗温一般130℃，经过改性可提高抗温能力20℃~30℃,低粘CMC具有良好的抗盐、抗钙的能力,并且对钻井液流变性影响小，常用于处理盐水侵或盐水钻井液。第6页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三CMC的降失水机理

第一：是由于其可以增加钻井液中细的粘土颗粒的数量,增加水化膜的厚度,提高粘土颗粒的电动电位起到护胶作用。第二：CMC可有效提高钻井液的滤液粘度以及本身的堵孔作用。

第7页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三CMC性能及使用特点

由于CMC良好的降滤失效果，及增加钻井液及滤液粘度的作用,在上部井眼使用会导致井径较小，在下部井眼使用常引起钻屑粘附上部井眼井壁，导致起下钻不畅通。因此,一般井使用CMC应在进入沙河街组地层以后,并且每次加量不宜过大。上部地层由于特殊情况被迫使用CMC时,应在井下恢复正常后用低粘、切，高失水的钻井液充分冲洗井眼,使井径适当扩大，井壁干净。醚化度0.80-0.85的LV-CMC适用于高矿化度水泥浆体系,具有抗盐抗钙效果好,流变性易控制等优点。第8页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三磺甲基酚醛树脂（SMP）

SMP是在酸性条件下使甲醛苯酚生产成线性酚醛树脂,再在碱性条件下加入磺甲基化试剂进行分步磺化制得。

第9页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三SMP的结构及性能特点SMP分子结构有如下特点（1）分子链由亚甲基桥和苯环构成引入磺酸基故热稳定性高，可抗180℃-200℃高温。（2）由于引入磺酸基，其抗无机电解质的能力强。其中SMP-1可适用于矿化度小于10万PPM的钻井液体系，SMP-2可适用于盐水钻井液、饱和盐水钻井液体系，抗钙达2000PPm。SMP能有效降低钻井液的高温高压失水，明显改善泥饼质量，增强钻井液的热稳定性。同时，它还有较好的润滑和防塌作用。

第10页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三SMP的使用方法SMP单独做为降滤失剂的加量是3%-5%，其中SMP-2用于盐水钻井液时其加量是5%-8%，SMP-1有增粘作用，SMP-2略微降粘，SMP与褐煤类降失水剂如SMC或褐煤碱液共同使用可大大增强其降失水效果，这一方面是由于复配后SMP在粘土表面的吸附量可增加5-6倍，第二是褐煤类处理剂与SMP发生交联，增强降失水效果。因此建议在垂深超过2500米的井才开始使用SMP，并配合褐煤类降失水剂以免造成浪费。第11页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三高温高压降失水剂SCUR（褐煤类）

褐煤类降失水材料主要利用褐煤中的腐植酸,腐植酸不是单一的化合物,而是一种复杂的、相对分子量不均一的羟基苯羧酸的混合物，难溶于水，溶于烧碱溶液生成腐植酸钠作为降滤失剂的有效成分。腐植酸分子基本骨架为碳链和碳环结构，热稳定性好，抗温能力强。但遇钙、镁侵时生成沉淀失效。

SCUR是由风化褐煤与碳酰胺衍生物接枝、缩聚、磺化而成。该类处理剂具有较好的降滤失作用和一定的降粘效果。其作用机理是SCUR吸附于粘土颗粒表面形成吸附水化层，同时提高粘土的电动电位，增加钻井液中粘土细颗粒数量，改善泥饼质量。其次SCUR增大粘土颗粒聚结的机械阻力和静电压力，防止粘土聚结达到降失水降粘的目的。

第12页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三腐殖酸结构第13页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三SCUR的性能特点及使用方法SCUR在泥浆中的加量为1%-3%，抗温达180°C以上，但其抗无机盐的性能较差，可适用淡水钻井液或矿化度小于4%的盐水钻井液。同时，它对泥饼的润滑性能略有影响，稍增加泥饼的磨擦系数。其它褐煤（腐植酸）类产品性能使用与其相似，褐煤（腐植酸）经过磺化等处理改性抗温可达230°C，抗无机盐的能力也大大提高。第14页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三抗盐抗高温降滤失剂LY-1

LY-1为低分子量的烯类单体的三元共聚物，由腈纶粉、烧碱、植物油等高温反应而成。由于在碳链上引进了酰胺基、腈基、羟基、羧钠基和磺酸钠基等吸附基团和水化基团，在结构上保证了较好的抗温和抗无机盐的能力。

第15页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三LY-1的降滤失机理、特点和加量LY-1的降滤失作用首先是通过各基团之间的协同作用，给粘土颗粒带来了厚的水化膜，提高了粘土颗粒的电动电位，保证了形成致密的压缩性好的泥饼。其次是提高了钻井液滤液粘度，达到了降失水的目的。LY-1在淡水钻井液中加量0.5-1%，盐水钻井液中加量1-2%，饱和盐水钻井液中的加量2-3%。LY-1具有加量较小、抗盐效果好、抗高温能力强、降滤失效果明显等特点。

第16页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三LY-1存在的不足

由于LY-1良好的降滤失效果并能较大地提高钻井液及滤液的粘度，易导致钻屑糊井壁，因此首次使用应在进入沙河街组地层以后，如无特殊情况每次处理量不易超过钻井液总量的0.2%。此外LY-1存在着抗Cа2+、Mg2+等高价无机盐能力差,处理盐水侵等情况时流变性能难控制等问题,同时,现在LY-1原材料的紧缺,影响了该类处理剂的质量和使用。第17页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三聚合物降滤失剂FI-J16

聚合物降滤失剂是以铵盐、橡粉为原料的一种多元共聚物类降滤失剂。其主体聚合物呈非离子性质，因此可以用于多种钻井液体系，对钻井液的电性质影响较小。

第18页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三

淡水钻井液中的加量0.3%-0.5%,在4%盐水钻井液中的加量1.0%-2.0%。具有加量少、降滤失效果好、降粘效果明显的优点。但该降滤失剂存在着抗盐效果较差、不抗高温的缺点，不适合深井使用。聚合物降滤失剂的特点及使用方法

第19页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三改性淀粉降滤失剂

改性淀粉的结构与纤维素相似，是由植物淀粉经改性而成，主要是在淀粉的主链上引入羧甲基、羟基、羟丙基及阳离子等基团，改进了淀粉的性能。淀粉做为降滤失剂其降失水机理与CMC类似。

第20页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三改性淀粉降滤失剂的特点与加量

由于原材料价格低廉，因此改性淀粉价格较低，但在降滤失方面却有许多优点：它加量少，抗无机盐效果好，降失水作用明显。在淡水钻井液中加量0.3-0.5%,在4%盐水钻井液中加量0.6-0.8%,饱和盐水钻井液中加量1-1.5%,并且其抗Ca2+、Mg2+等高价无机盐效果好,并且淀粉可根据需要改性成增粘型或微增粘型，满足流变性调整的需要。同时该类处理剂属非离子型,可适用于各种钻井液体系。

第21页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三改性淀粉降滤失剂的不足

改性淀粉存在的主要问题是抗温效果较差（抗温能力小于140°C）、易被生物发酵变质、易发泡、分子链不稳定易失效等。

第22页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三PAC系列处理剂

PAC系列产品是指各种复合离子型的聚丙烯酸盐（PAC）的聚合物，在高分子链节上引入不同含量的羧基、羧钠基、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羟基。由于各官能团的协同作用，该系列聚合物在各种复杂地层和不同矿化度、温度条件下都能发挥作用。第23页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三PAC-141

PAC-141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钙的四元共聚物。它在降滤失的同时，还兼有增粘作用,并且还能调节流型,改进钻井液的剪切稀释性能。该处理剂抗温180°C,抗盐至饱和。第24页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三PAC-142

PAC-142是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯磺酸钠的共聚物。它在降滤失的同时，其增粘幅度比PAC141小，主要是在淡水、海水、饱和盐水钻井液中做降滤失剂。该处理剂在淡水钻井液中加量0.2-0.4%,饱和盐水钻井液加量1-1.5%。第25页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三PAC-143PAC-143是多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物,分子量150万-200万，分子链中含羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基、磺酸基等多种官能团。它做为各种水基钻井液的降滤失剂，同时能有效抑制泥页岩水化分散。该处理剂在淡水钻井液中加量0.2-0.5%,海水和饱和盐水钻井液加量0.5-1.5%。第26页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三丙烯酸盐SK系列处理剂

SK系列产品是丙烯酸盐的多元共聚物,主要用做聚合物钻井液的降滤失剂。SK-1可用于无固相或低固相钻井液，在盐水钻井液中，主要起降滤失和增粘的作用。SK-2具有较强的抗盐、抗钙能力，是一种不增粘的降滤失剂。SK-3主要用于在聚合物钻井液受无机盐污染后，作为降粘剂，同时可改善钻井液的热稳定性，降低高温高压滤失量。第27页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三海水钻井液降滤失SR-1

SR-1是由丙烯酸单体聚合改性而成的烯类单体聚合物。适用于淡水、海水、饱和盐水等多种钻井