鉆井用化學材料

1、鉆井用化學材料一、鉆井液的作用鉆井液又稱“泥漿”是由各種油田化學劑（約19類）混合組成的流體。當鉆進至油、氣層時所用的鉆井液為“完井液”。修井作業(yè)時所用的化學劑配成的流體稱為“修井液”?；竟δ苡校恒@井液具有平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、沖洗井底、攜帶巖屑、輔助破壞巖層、懸浮巖屑、保護井壁等作用。保證優(yōu)質(zhì)快速鉆進。對于開發(fā)，保護油氣層。對于勘探，發(fā)現(xiàn)并保護油氣層。二、鉆井液的類型水基鉆井液：無固相飽和鹽水鉆井液低固相不分散鉆井液（鉀銨聚合物、三磺、兩性復合離子、陽離子、正電膠等）油基鉆井液：油基液、油包水乳化液、低膠性油基液、無毒油基液氣體型（空氣、霧、泡沫、充氣）鉆井液鉆井液材料分為十六大類。

2、1.粘土類作用：主要用來配制原漿，亦有增加粘切、降低濾失量的作用。主要材料：膨潤土（主要以蒙脫石為主）、抗鹽土（主要為凹凸棒石及海泡石土）、有機土（鈉土經(jīng)陽離子型表面活性劑處理的人造土）。2.加重材料作用：主要用來提高鉆井液的密度，以控制地層壓力、防塌、防噴。主要材料：重晶石粉：以硫酸鋇為主要成分的天然礦石，經(jīng)過機加工而成細度適宜的粉末狀產(chǎn)品。石灰石粉：以碳酸鈣為主要成分的天然礦石，經(jīng)過機械加工而成細度適度的粉末產(chǎn)品。鈦鐵礦粉： 以氧化鈦與四氧化三鐵為主要成份。3.增粘劑作用：主要用來促進鉆井液中粘土顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，增加膠凝強度以形成高流阻。主要材料：黃孢膠、黃原膠、羧甲基纖維素CMC、羥

3、乙基纖維素HEC、正電膠、石棉、胍膠等。4.降粘劑作用：主要用來改善鉆井液的流動性，例如粘度、切力，以增加可泵性、減少摩阻等。主要材料：酸式焦磷酸鹽、四磷酸鈉、鐵鉻鹽、木質(zhì)磺酸鹽類、單寧、腐植酸鉀、丙烯酸聚合物、硅稀釋劑、氧化木質(zhì)素衍生物等。5.降濾失劑作用：主要用來降低鉆井液的濾失量。主要材料：淀粉類、低粘度聚陰離子纖維素、鈉羧甲基纖維素、共聚物類、聚丙烯腈衍生物或聚丙烯鹽、樹脂類、復全合纖維素等。6.絮凝劑作用：主要用來絮凝鉆井液中過多的粘土細微顆粒及清除鉆屑，從而使鉆井液保持低固相，可使鉆屑不分散，易于清除，并有防塌作用。主要材料：部分水解聚丙烯酰胺、般土增效劑、陽離子聚丙烯酰胺、聚合或

4、堿式氯化鋁、聚丙烯酰胺等。7.頁巖抑制劑作用：主要用抑制頁巖中所含粘土礦物的水化膨脹分散而引起井塌。主要材料：磺化瀝青、高改性瀝青、水分散性瀝青、樹脂頁巖穩(wěn)定劑、鋁絡合物、小陽離子、大陽離子、乙二醇衍生物、腐值酸鉀（鐵、鉻等）、無機鹽類（鉀鹽、氯化鈉、石膏等）、有機硅衍生物、銨鹽類、復合醇抑制劑等。8.潤滑劑作用：主要用來降低摩阻系數(shù)、減少扭矩及增加鉆頭的水馬力，以及防止粘卡。主要材料：油基潤滑劑、極壓潤滑劑、低毒潤滑劑、低螢光潤滑劑、塑料小球、玻璃小珠、石墨、生物降解潤滑劑、復合醇潤滑劑等。9.堵漏材料作用：主要用來封堵漏失地層，以恢復鉆井液的正常循環(huán)。主要材料：核桃殼粒、云母、碎玻璃紙片、

5、纖維混合物、碎紙、酸溶性水泥、細碳酸鈣、蛭石、貝殼渣、樹脂類、凝膠類、聚合物膨脹劑等。10.消泡劑作用：主要用來消除鉆井液中的氣泡及降低起泡作用。尤其對咸水處理和鹽水鉆井液更為重要。主要材料：硬脂酸鋁、醇基消泡劑、烷基苯磺酸鈉、硅油等。11.發(fā)泡劑作用：主要用來使水溶液產(chǎn)生氣泡，又稱泡沫劑。當使用氣體鉆井，遇到水層時可用泡沫劑將水帶出。還可用于配制各種泡沫鉆井液。主要材料：甘油聚醚、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉等。12.殺菌劑作用：主要用來殺滅鉆井液中的各種有害細菌，使其降低到安全的含量范圍內(nèi)，以免破壞某些處理劑的效能。主要材料：多聚甲醛、甲醛、氨基甲酸脂、可生物降解的硫化氨基甲酸鹽、異構(gòu)噻唑基化

6、合物、環(huán)境許可的廣譜殺菌劑、有機硫類、芐基氯化銨類、五氯酚鈉、燒堿、石灰等。13.解卡劑作用：主要用來浸泡鉆具在井內(nèi)被泥餅粘附的井段，以降低其摩阻系數(shù)，增加潤滑性，而解除壓差卡鉆。主要材料：油類、含有快滲劑的油包水乳化液、酸類、固體粉末卡劑等。14.水基鉆井液用乳化劑作用：主要用來使兩種不相溶液體形成均勻的混合液。主要材料：改性木質(zhì)素磺酸鹽、表面活性劑（包括陽離子型和非離子型）等。15.緩蝕劑作用：主要用來控制鉆具所受到的各種腐蝕。主要材料：堿式碳酸鋅、鋅螯合物、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、成膜性胺、咪唑啉類、磷酸鈉類等。16.高溫穩(wěn)定劑作用：主要用來提高鉆井液的抗溫性，使鉆井液滿足深井高溫高壓的要

7、求。主要材料：鉻酸鹽或重鉻酸鹽、抗高溫的專利產(chǎn)品等。17.清潔劑作用：主要用于水基鉆井液防泥包和降摩阻，油基鉆井液鉆機設備洗滌。主要材料：泥漿清潔劑、洗滌劑等。18.堿度控制劑作用：調(diào)整鉆井液的PH值。主要材料：燒堿、氫氧化鉀、純堿、碳酸氫鈉、小蘇打、氫氧化鈣、熟石灰、氧化鈣、生石灰、高溫PH緩蝕劑等。19.油基鉆井液用原材料和添加劑作用：主要用于油基鉆井液體系，調(diào)整鉆井液性能。主要材料：柴油、白油、酯基化合物、二氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、脂肪酸類乳化劑及其衍生物、有機聚合物、橡膠類、人造油體系油潤滑劑等。三、鉆井液新體系1.硅酸鹽鉆井液（SF-99）體系 穩(wěn)定井壁的新型鉆井液抑制泥頁巖水化、分

8、散的能力強，有較強的抗土侵能力可抗溫180，適合中深探井施工流變性易于控制鉆井液攜屑能力強，假巖屑少。潤滑性能較好（潤滑系數(shù)小于0.025）2.抗高溫油包水鉆井液（OF-99）體系 施工工藝簡單鉆井液抗溫能力強，220時性能穩(wěn)定并可氣測錄井鉆井液剪切稀釋性強，乳化性能穩(wěn)定，流動性好鉆井液濾失量低，常溫為0ml，高溫高壓下4ml具有較低的油水比，220下 O/W=84/16-92/8 3.多元硅鉆井液（LPS-99）體系提高固井質(zhì)量的新型鉆井液鉆井液具有較強的抑制泥頁巖水化分散能力現(xiàn)場施工工藝簡單，鉆井液成本低鉆井液具有橋堵微裂縫，保護油氣層作用鉆井液流變性易于控制，失水低，適合快速鉆井鉆井液具

9、有提高二界面固井質(zhì)量作用，45、3MPa條件下，二界面膠結(jié)強度0.4MPa4.甲酸鹽鉆井液（JSY-99）體系 保護儲層的新型鉆井液屬于清潔鹽水鉆井液，適合噴射鉆井要求鉆井液性能穩(wěn)定、具有較強的抑制性鉆井液氣測錄井基值穩(wěn)定，利于錄井作業(yè)鉆井液粒度匹配合理，礦化度高，利于保護油氣層流變性合理、攜屑能力強四、固井用產(chǎn)品及外加劑1.基本水泥（ 包括13種水泥）作用：用于封隔環(huán)空，防止層間竄通，保護井壁和套管?，F(xiàn)國內(nèi)應用較多的A級和G級油井水泥。A級適用井深為0-1830m，G級適用井深為0-2440m。主要材料：波特蘭水泥（API基本水泥：A、B、C、D、E、F、G、H）、高鋁水泥、市售低密度水泥、

10、市售膨脹水泥、微細水泥、微細波特蘭水泥和微細高爐礦渣混合物、高細度水泥（超細水泥）、高爐礦渣BFS、微細高爐礦渣、波特蘭水泥和高爐礦渣的混合物、可存貯式液態(tài)水泥、酸溶性水泥、合成樹指水泥。 2.促凝劑和鹽作用：促進和提高水泥石的早期強度。主要材料：氯化鈉、氯化鈣、硅酸鈉、半水石膏、氯化鉀、氯化銨、甲酰胺、純堿、甲酸鈣、有機類促凝劑等。3.分散劑作用：降低水泥漿粘度，增加水泥漿的流動性。主要材料：聚萘磺酸鹽類、檸檬酸及鹽、木質(zhì)素類、酮醛縮合物（SXY）、磺化酚醛樹脂等。4.游離液控制和固體懸浮劑作用：控制水泥漿的游離液，提高水泥漿體系的穩(wěn)定性，保證水泥漿上下密度的均一性。主要材料：聚合物硅酸鈉、

11、生物聚合物、膨潤土、硅灰等。5.膠結(jié)增強和膨脹劑作用：提高水泥石的膠結(jié)強度，提高一二界面的膠結(jié)質(zhì)量。主要材料：膠乳、丙烯酸、硅灰、粉煤灰、半水石膏和石膏、金屬氧化物、發(fā)氣劑（鋁粉等）等。6.降失水劑作用：控制水泥漿向地層的濾失液量，保護油氣層。主要材料：羧甲基羥乙基纖維素、丙烯酰胺及丙烯酸鹽共聚物、膠乳、聚乙烯類等。7.減少或阻止強度衰退的硅質(zhì)材料作用：防止水泥石高溫下強度衰退。主要材料：石英砂、硅灰、微硅等。8.充填劑和密度減輕劑作用：降低水泥漿體系密度，適用于漏失層固井。主要材料：膨潤土、粉煤灰、硅藻土、硅灰、火山灰、珍珠巖、玻璃微珠、高爐礦渣等。9.緩凝劑作用：延長水泥漿的稠化時間和凝結(jié)

12、時間，保證固井施工的順利進行。主要材料：木質(zhì)素類、有機酸類及鹽（檸檬酸、酒石酸等）、丹寧類、硼酸、葡萄糖酸鈣、有機磷酸鹽等。10.防氣竄劑作用：縮短水泥漿的過渡時間，防止高壓油氣水層的竄槽，保證層間的封隔。主要材料：降失水劑、膠乳、丙烯酸類等各類具有防竄性能的外加劑。11.抑泡劑和消泡劑作用：抑制和消除水泥漿在攪拌過程的起泡，保證固井施工順利進行，使水泥漿的密度達到設計要求。主要材料：有機硅、辛醇、甘油聚醚、正丁醇、硅油等。12.加重劑作用：提高水泥漿的密度，滿足高壓層壓穩(wěn)的要求，防止地層流體侵入水泥環(huán)。主要材料：鈦鐵礦、重晶石、氧化錳、赤鐵礦、砂、硅灰等。13.減少和防止井漏的外加劑和外摻料

13、作用：提高水泥漿的防漏性能，保證薄弱地層的有效封隔。主要材料：觸變水泥、泡沫水泥、聚合物溶液、云母、木屑、硬瀝青、細磨煤、胡桃核及類似材料等。14.隔離液和化學沖洗液/前置液作用：防止水泥漿與鉆井液的污染，提高環(huán)空中的頂替效率，沖洗井壁和套管，提高界面的膠結(jié)質(zhì)量。主要材料：清水、有機溶劑、油基泥漿沖洗液（柴油和組合沖洗液）、加重隔離沖洗液等。15.特種水泥混合物 作用：適合于特殊要求的封固材料。主要材料：低密度水泥、膨脹水泥、合成樹脂水泥、抗腐蝕水泥、抗酸溶水泥、酸溶水泥、高寒水泥等。五、固井水泥外加劑1.鎖水抗竄劑【用途】 適用于A級水泥，可用于封固具有高壓水層的油層套管固井，也可用于表層套

14、管固井及打水泥帽和水泥塞。【使用條件】 適用循環(huán)溫度為1552?！炯夹g特點及性能】： DSK是乳黃色的液體，液體密度為1.21.25g/cm3。DSK1水泥漿流動性好、凝結(jié)速度快、過渡時間短，早期強度高、抗?jié)B性能好等特點。DSK2具有微膨脹作用，DSK3還能配制出高密度水泥漿。DSK系列能有效地阻止水浸，防止水竄，提高油井的固井質(zhì)量。推薦加量為3%5%（重量比）。 2.抗沖擊韌性水泥【用途】 主要用于調(diào)整井固井，在有效地提高調(diào)整井固井質(zhì)量的前提下，更好地適應射孔、壓裂等后期井下作業(yè)的要求，有利于改善水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量，延長油井壽命?！臼褂脳l件】 適用于循環(huán)溫度38-75 【技術特點及性能】： DRK抗沖擊韌性水泥的突出特點是在保證固井質(zhì)量的基礎上，使水泥石的動態(tài)力學性能得到明顯改善，提高了水泥環(huán)抗射孔（壓裂等）動態(tài)沖擊載荷能力。水泥石的動態(tài)彈性模量降低了19.8%，動態(tài)斷裂韌性提高了339%，破碎吸收能提高了91.3%。DRK可與其它外加劑配合使用，不影響水泥降的其它性能。水泥漿的常