鉆井液完井液處理劑-大全-第二卷

1、1 吸附量吸附量隨濃度增加而增大，達到隨濃度增加而增大，達到吸附吸附平衡平衡后，對濃度依后，對濃度依賴性變小。賴性變小。 高聚物在固高聚物在固- -液界面上的液界面上的吸附狀態(tài)吸附狀態(tài)見下圖：見下圖：2.高聚物的吸附性能高聚物類降濾失劑高聚物類降濾失劑小結小結 高聚物的吸附狀態(tài)高聚物的吸附狀態(tài)1，大部分在表面上；2，部分被吸附，部分向溶液；3，少部分被吸附大部卷曲伸向溶液；4，堆集在表面上2u 為了使高聚物具有為了使高聚物具有高溫穩(wěn)定性高溫穩(wěn)定性，當設計處理劑的分子結構，當設計處理劑的分子結構時，主鏈聯(lián)結方式應是時，主鏈聯(lián)結方式應是-C-C-C-C-，-C-S-C-S-，-C-N-C-N-鍵鍵

2、等，而避等，而避免引入免引入-O-O-鍵鍵。3.主鏈結構高聚物類降濾失劑高聚物類降濾失劑小結小結 原子間的鍵能（原子間的鍵能（298K298K）3u 幾乎所有高聚物處理劑的水化基團都是幾乎所有高聚物處理劑的水化基團都是-COONa-COONa，-ONa-ONa和和- -SOSO3 3NaNa，但它們在鉆井液中的行為，即抗鹽、鈣能力卻有顯但它們在鉆井液中的行為，即抗鹽、鈣能力卻有顯著不同。著不同。u 凡主鏈上含凡主鏈上含-SO-SO3 3NaNa的高聚物分子比含的高聚物分子比含-COONa-COONa、-ONa-ONa的分子的分子抗溫、抗鹽、鈣抗溫、抗鹽、鈣性能好。性能好。 4.水化基團結構的性

3、能比較高聚物類降濾失劑高聚物類降濾失劑小結小結4（四）樹脂類降濾失劑（四）樹脂類降濾失劑 是以酚醛樹脂為主體，經磺化或引入是以酚醛樹脂為主體，經磺化或引入 其它官能團而制得。其它官能團而制得。 磺甲基酚醛樹脂（磺甲基酚醛樹脂（SMP)SMP)是最常用的產是最常用的產品。品。5酚醛樹脂的合成酚醛樹脂的合成u 在酸或堿的作用下，在酸或堿的作用下，苯酚苯酚與與甲醛甲醛都可以因發(fā)生都可以因發(fā)生縮聚反應縮聚反應生成酚醛樹脂。生成酚醛樹脂。u 按催化劑為酸或堿原料的配比不同和反應條件不同，可按催化劑為酸或堿原料的配比不同和反應條件不同，可以生成以生成熱塑性酚醛樹脂熱塑性酚醛樹脂和和熱固性酚醛樹脂熱固性酚醛

4、樹脂。熱塑性酚醛樹脂構型熱塑性酚醛樹脂構型 熱固性酚醛樹脂構型熱固性酚醛樹脂構型6（1 1）磺甲基化劑的合成：）磺甲基化劑的合成：（2 2）酚醛樹脂的磺甲基化：）酚醛樹脂的磺甲基化：SMPSMP的合成的合成7u SMP SMP是一種水溶性的不規(guī)則線型聚合物，但其分子量不高，是一種水溶性的不規(guī)則線型聚合物，但其分子量不高，加入鉆井液中對粘粒加入鉆井液中對粘粒無絮凝作用無絮凝作用，不會引起增稠；，不會引起增稠；u 親水性親水性和和抗鹽析能力抗鹽析能力均強；均強；u SMP SMP的分子結構主要以苯環(huán)、亞甲基橋和的分子結構主要以苯環(huán)、亞甲基橋和C-SC-S鍵組成，鍵組成，熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定性強性強，抗溫可

5、達，抗溫可達200-220200-220；u SMP SMP分子結構中的酚羥基具有與分子結構中的酚羥基具有與高價陽離子高價陽離子絡合的能力，故絡合的能力，故它能與很多高價金屬離子配合使用，以提高其處理效能。它能與很多高價金屬離子配合使用，以提高其處理效能?；羌谆尤渲ɑ羌谆尤渲⊿MPSMP）的性能）的性能8（1）磺甲基酚醛樹脂）磺甲基酚醛樹脂（SMP-1，SMP-2） 是一種抗高溫降濾失劑抗高溫降濾失劑。其合成路線是：先在酸性條件（pH = 34）下使甲醛與苯酚反應，生成線型酚醛樹脂，再在堿性條件下加入磺甲基化試劑進行磺化。 另一種合成路線是：將苯酚、甲醛、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉一次投

6、料，在堿催化條件下，縮和和磺化反應同時進行，最后生成磺甲基酚醛樹脂。其反應式為：9（1）磺甲基酚醛樹脂）磺甲基酚醛樹脂（SMP-1，SMP-2） 棕紅色粉末，溶于水。棕紅色粉末，溶于水。 分子的主鏈由亞甲基橋和苯環(huán)組成，又引入了大量磺酸基，故熱穩(wěn)定分子的主鏈由亞甲基橋和苯環(huán)組成，又引入了大量磺酸基，故熱穩(wěn)定性強，可抗性強，可抗180200的高溫。的高溫。 因引入磺酸基的數量不同，抗無機電解質的能力會有所差別。目前使因引入磺酸基的數量不同，抗無機電解質的能力會有所差別。目前使用量很大的用量很大的SMP-1型產品可用于礦化度小于型產品可用于礦化度小于1 105 mg/l的鉆井液，而的鉆井液，而SM

7、P-2型產品型產品可抗鹽至飽和可抗鹽至飽和，抗鈣也可達，抗鈣也可達2000 mg/l，是主要用于，是主要用于飽飽和鹽水鉆井液和鹽水鉆井液的降濾失劑。的降濾失劑。 還能改善濾餅的潤滑性，對井壁也有一定的穩(wěn)定作用。還能改善濾餅的潤滑性，對井壁也有一定的穩(wěn)定作用。 加量通常在加量通常在35%之間。之間。10（2）磺化木質素磺甲基酚醛樹脂縮合物）磺化木質素磺甲基酚醛樹脂縮合物（SLSP） 合成合成SLSP的反應一般分兩步進行。首先合成磺甲基酚醛樹的反應一般分兩步進行。首先合成磺甲基酚醛樹脂，第二步再與磺化木質素縮合得到脂，第二步再與磺化木質素縮合得到SLSP。 SLSP與磺甲基酚醛樹脂有相似的優(yōu)良性能

8、，但在原來樹脂與磺甲基酚醛樹脂有相似的優(yōu)良性能，但在原來樹脂的基礎上引入了一部分磺化木質素。所以的基礎上引入了一部分磺化木質素。所以SLSP在降低鉆井在降低鉆井液濾失量的同時，還有優(yōu)良的稀釋特性。液濾失量的同時，還有優(yōu)良的稀釋特性。 生產該產品有利于解決造紙廢液引起的環(huán)境污染問題，成本生產該產品有利于解決造紙廢液引起的環(huán)境污染問題，成本也有所下降。也有所下降。 缺點是在鉆井液中比較容易起泡，必要時需配合加入消泡劑。缺點是在鉆井液中比較容易起泡，必要時需配合加入消泡劑。11（3）磺化褐煤樹脂）磺化褐煤樹脂是褐煤中的某些官能團與酚醛樹脂通過縮和反應是褐煤中的某些官能團與酚醛樹脂通過縮和反應所制得的

9、產品。所制得的產品。在縮和反應過程中，為了提高鉆井液的抗鹽、抗在縮和反應過程中，為了提高鉆井液的抗鹽、抗鈣和抗溫能力，還使用了一些聚合物單體或無機鈣和抗溫能力，還使用了一些聚合物單體或無機鹽進行接枝和交聯(lián)。鹽進行接枝和交聯(lián)。該類降濾失劑中比較典型的產品有國外常用的該類降濾失劑中比較典型的產品有國外常用的Resinex和國內常用的和國內常用的SPNH。12Resinex 是自是自20世紀世紀70年代后期以來國外常用的一種抗高溫降年代后期以來國外常用的一種抗高溫降濾失劑，由濾失劑，由50%的磺化褐煤和的磺化褐煤和50%的特種樹脂組成。的特種樹脂組成。 產品外觀為黑色粉末，易溶于水，與其它處理劑有很

10、產品外觀為黑色粉末，易溶于水，與其它處理劑有很好的相容性。好的相容性。 在鹽水鉆井液中抗溫可達在鹽水鉆井液中抗溫可達230，抗鹽可達，抗鹽可達1.1 105 mg/l?？光}?？光}2000 mg/l。 在降濾失的同時，基本上不會增大鉆井液的粘度，在在降濾失的同時，基本上不會增大鉆井液的粘度，在高溫下不會發(fā)生膠凝。特別適于在高密度深井、超深高溫下不會發(fā)生膠凝。特別適于在高密度深井、超深井鉆井液中使用。井鉆井液中使用。13SPNH是以褐煤和腈綸廢絲為主要原料，通過采用接枝共是以褐煤和腈綸廢絲為主要原料，通過采用接枝共聚和磺化的方法制得的一種含有羥基、羰基、亞甲聚和磺化的方法制得的一種含有羥基、羰基、

11、亞甲基、磺酸基、羧基和腈基等多種官能團的共聚物?；⒒撬峄?、羧基和腈基等多種官能團的共聚物。SPNH主要起降濾失作用，但同時還具有一定的降粘主要起降濾失作用，但同時還具有一定的降粘作用。其抗溫和抗鹽、抗鈣能力均與作用。其抗溫和抗鹽、抗鈣能力均與Resinex相似。相似。14（五）淀粉類降濾失劑（五）淀粉類降濾失劑 淀粉淀粉（Starch）的結構與纖維素相似，也屬于碳水化合物，是最早使用的鉆）的結構與纖維素相似，也屬于碳水化合物，是最早使用的鉆井液降濾失劑之一。在井液降濾失劑之一。在50以下不溶于水，溫度超過以下不溶于水，溫度超過55以上開始溶脹，形以上開始溶脹，形成半透明凝膠或膠體溶液。加堿也

12、能使它迅速而有效地溶脹。可進行成半透明凝膠或膠體溶液。加堿也能使它迅速而有效地溶脹?？蛇M行酯化、酯化、醚化、羧甲基化、接枝和交聯(lián)反應醚化、羧甲基化、接枝和交聯(lián)反應，從而制得一系列，從而制得一系列改性產品改性產品。 加入淀粉不僅可以降低濾失量，而且還有助于提高鉆井液中粘土顆粒的聚加入淀粉不僅可以降低濾失量，而且還有助于提高鉆井液中粘土顆粒的聚結穩(wěn)定性。淀粉在結穩(wěn)定性。淀粉在淡水、海水和飽和鹽水鉆井液淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中均可使用。中均可使用。 淀粉的降失水機理一方面是吸收水分，減少了鉆井液中的自由水；另一方面淀粉的降失水機理一方面是吸收水分，減少了鉆井液中的自由水；另一方面是形成的囊狀物可

13、進入泥餅縫隙中，從而堵塞水的通路，降低泥餅滲透性。是形成的囊狀物可進入泥餅縫隙中，從而堵塞水的通路，降低泥餅滲透性。 使用時，鉆井液的使用時，鉆井液的礦化度礦化度最好大一些，并且最好大一些，并且pH值最好大于值最好大于11.5，否則容易發(fā)，否則容易發(fā)酵變質。若這兩個條件均不具備，可加入適量的酵變質。若這兩個條件均不具備，可加入適量的防腐劑防腐劑。 在高溫下，淀粉容易降解，效果變差。如溫度超過在高溫下，淀粉容易降解，效果變差。如溫度超過120，淀粉將完全降解，淀粉將完全降解而失效。國內外在溫度較低、礦化度較高的環(huán)境下，已廣泛使用淀粉作為降而失效。國內外在溫度較低、礦化度較高的環(huán)境下，已廣泛使用淀

14、粉作為降失水劑。在失水劑。在飽和鹽水鉆井液飽和鹽水鉆井液中，淀粉是經常使用的一種降濾失劑中，淀粉是經常使用的一種降濾失劑 。15用淀粉及其衍生物作為用淀粉及其衍生物作為鉆井液用降濾失劑鉆井液用降濾失劑已有較長的已有較長的歷史。到歷史。到19871987年，世界淀粉處理劑產量達年，世界淀粉處理劑產量達88000t88000t，僅，僅次于鐵鉻木素磺酸鹽和褐煤類產品，居第三位。次于鐵鉻木素磺酸鹽和褐煤類產品，居第三位。近幾年來，國內外對淀粉類降濾失劑的研究有了很大近幾年來，國內外對淀粉類降濾失劑的研究有了很大進展，形成系列產品，是進展，形成系列產品，是鉆遇鹽膏層鉆遇鹽膏層常用的處理劑。常用的處理劑。

15、（五）淀粉類降濾失劑（五）淀粉類降濾失劑16國內外鉆井液用淀粉類處理劑國內外鉆井液用淀粉類處理劑17 淀粉類降濾失劑主要改性產品淀粉類降濾失劑主要改性產品 羧甲基淀粉（羧甲基淀粉（Carboxymethyl Starch）：）：是淀粉的改性產品，代號是淀粉的改性產品，代號為為CMS。在堿性條件下，淀粉與氯乙酸發(fā)生醚化反應即制得羧甲基。在堿性條件下，淀粉與氯乙酸發(fā)生醚化反應即制得羧甲基淀粉。從現場試驗情況看，淀粉。從現場試驗情況看，CMS降失水效果好，而且作用速度快。降失水效果好，而且作用速度快。在提粘方面，對塑性粘度影響小，而對動切力影響大，因而有利于攜在提粘方面，對塑性粘度影響小，而對動切力

16、影響大，因而有利于攜帶鉆屑。帶鉆屑。 羥丙基淀粉（羥丙基淀粉（Hydroxy Propyl Starch）：）：是在堿性條件下，淀粉與是在堿性條件下，淀粉與環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷發(fā)生醚化反應制得。羥丙基淀粉的代號為環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷發(fā)生醚化反應制得。羥丙基淀粉的代號為HPS。由于分子鏈節(jié)上引入了羥基，其水溶性、增粘能力和抗微生物作用的由于分子鏈節(jié)上引入了羥基，其水溶性、增粘能力和抗微生物作用的能力都得到了顯著改善。能力都得到了顯著改善。 抗溫淀粉抗溫淀粉DFD-140：是一種白色或淡黃色的顆粒，分子鏈節(jié)上同時含是一種白色或淡黃色的顆粒，分子鏈節(jié)上同時含有陽離子基團和非離子基團，而不含陰離子基團。有

17、陽離子基團和非離子基團，而不含陰離子基團。DFD-140抗溫性能抗溫性能較好，在較好，在4鹽水鉆井液中可以穩(wěn)定到鹽水鉆井液中可以穩(wěn)定到140，在飽和鹽水鉆井液中，在飽和鹽水鉆井液中可以穩(wěn)定到可以穩(wěn)定到130。18u 淀粉是植物體中貯存的養(yǎng)料，多存在于種子或塊莖淀粉是植物體中貯存的養(yǎng)料，多存在于種子或塊莖中。中。u 用淀粉酶水解可生成麥芽糖。用淀粉酶水解可生成麥芽糖。u 是一種白色無定形粉末，由是一種白色無定形粉末，由直鏈淀粉直鏈淀粉和和支鏈淀粉支鏈淀粉兩兩部分組成，它們的比例隨植物品種不同而不同，同部分組成，它們的比例隨植物品種不同而不同，同時在結構和性質上也有一定的區(qū)別。時在結構和性質上也有

18、一定的區(qū)別。淀粉簡介淀粉簡介19 直鏈淀粉：直鏈淀粉：一種可溶性淀粉，能溶于熱水而不成糊狀。一種可溶性淀粉，能溶于熱水而不成糊狀。 其結構示意圖如下：其結構示意圖如下：淀粉簡介淀粉簡介20 支鏈淀粉：支鏈淀粉：一種一種不可溶性不可溶性淀粉。淀粉。 其結構示意圖：其結構示意圖：淀粉簡介淀粉簡介211.1.預膠化淀粉預膠化淀粉u 淀粉的預膠化工藝主要是一個蒸煮過程，在淀粉的預膠化工藝主要是一個蒸煮過程，在60-10060-100下，下，用堿或酸作催化劑，蒸煮一定時間后，經過洗滌、提取、用堿或酸作催化劑，蒸煮一定時間后，經過洗滌、提取、干燥、粉碎而成的成品。干燥、粉碎而成的成品。u 其工藝流程圖：其

19、工藝流程圖：淀粉衍生物的制備淀粉衍生物的制備流程圖流程圖221.1.預膠化淀粉預膠化淀粉u 在其合成過程中，催化劑的加量、催化時間對產品質量均在其合成過程中，催化劑的加量、催化時間對產品質量均有影響。有影響。u 其影響情況如圖所示：其影響情況如圖所示：淀粉衍生物的制備淀粉衍生物的制備酸催化時間堿催化時間酸加量堿加量232. 羧甲基淀粉的合成羧甲基淀粉的合成 u 第一步是將淀粉預膠化；第一步是將淀粉預膠化；u 第二步將預膠化淀粉用一氯乙酸醚化后，進行洗滌、第二步將預膠化淀粉用一氯乙酸醚化后，進行洗滌、脫水、干燥、粉碎、過篩，即得成品。脫水、干燥、粉碎、過篩，即得成品。3. 羥乙基淀粉羥乙基淀粉u

20、 與羥乙基纖維素的合成工藝類似，將淀粉預先膠化，與羥乙基纖維素的合成工藝類似，將淀粉預先膠化，再加入醚化劑環(huán)氧乙烷進行醚化處理；再加入醚化劑環(huán)氧乙烷進行醚化處理；u 然后經洗滌、脫水、干燥、粉碎、過篩即得成品。然后經洗滌、脫水、干燥、粉碎、過篩即得成品。淀粉衍生物的制備淀粉衍生物的制備24增粘劑增粘劑 為了保證井眼清潔和安全鉆進，鉆井液的粘度和切力必須為了保證井眼清潔和安全鉆進，鉆井液的粘度和切力必須保持在一個合適的范圍。在水基鉆井液中，經常采用添加保持在一個合適的范圍。在水基鉆井液中，經常采用添加增粘劑增粘劑。若只依靠膨潤土提粘，會引起固含過高等問題。若只依靠膨潤土提粘，會引起固含過高等問題

21、。 增粘劑均為增粘劑均為高分子聚合物高分子聚合物。其分子鏈很長，在分子鏈之間。其分子鏈很長，在分子鏈之間容易形成容易形成網狀結構網狀結構，因此能顯著地提高鉆井液的粘度。，因此能顯著地提高鉆井液的粘度。 增粘劑除了起增粘作用外，還往往增粘劑除了起增粘作用外，還往往兼作頁巖抑制劑兼作頁巖抑制劑（包被包被劑劑）、）、降濾失劑及流型改進劑降濾失劑及流型改進劑。因此，使用增粘劑既有利。因此，使用增粘劑既有利于改善鉆井液的流變性，還有利于井壁穩(wěn)定。于改善鉆井液的流變性，還有利于井壁穩(wěn)定。25（一）（一）XC生物聚合物生物聚合物 XC生物聚合物又稱作黃原膠，是由黃原菌類作用于碳水化合物而生成的高分子鏈狀多糖

22、聚合物，分子量可高達5106，易溶于水。是一種適用于淡水、鹽水和飽和鹽水鉆井液的高效增粘劑，加入很少的量（0.2% 0.3%）即可產生較高的粘度，并兼有降濾失作用。 它的另一顯著特點是具有優(yōu)良的剪切稀釋性能，能夠有效地改進流型（即增大動塑比，降低n值）。在高剪切速率下有利于提高機械鉆速；而在環(huán)形空間的低剪切速率下又具有較高粘度，有利于形成平板形層流，使鉆井液攜帶巖屑的能力明顯增強。 抗溫可達120，但在140溫度下也不會完全失效。據報導，國外曾在井底溫度為148.9的油井中使用過。其抗鹽、抗鈣能力也十分突出，是配制飽和鹽水鉆井液的常用處理劑之一。 有時需與三氯酚鈉等殺菌劑配合使用，因為在一定條

23、件下，空氣和鉆井液中的各種細菌會使其發(fā)生酶變，從而降解失效。26 生物聚合物生物聚合物的英文名字是的英文名字是biopolymer，又稱又稱黃原膠黃原膠。通常用作鉆。通常用作鉆井液處理劑的叫做井液處理劑的叫做XCpolymer，簡稱，簡稱XC。這種酸性多糖物質是一種線。這種酸性多糖物質是一種線型高聚物。型高聚物。生物聚合物低固相鉆井液生物聚合物低固相鉆井液有如下有如下優(yōu)點優(yōu)點： （1 1）流變性能好，適合于高壓噴射鉆井；）流變性能好，適合于高壓噴射鉆井； （2 2）同其他處理劑配合使用能抑制強粘土頁巖水化膨脹；）同其他處理劑配合使用能抑制強粘土頁巖水化膨脹； （3 3）提高鉆頭壽命，減少配制鉆

24、井液用水；）提高鉆頭壽命，減少配制鉆井液用水； （4 4）處理劑用量少（）處理劑用量少（0.2%-0.3%0.2%-0.3%）；）； （5 5）抗污染能力強；）抗污染能力強； （6 6）抗凍性好；）抗凍性好； （7 7）加入交聯(lián)劑后能提高這種鉆井液的懸浮能力。）加入交聯(lián)劑后能提高這種鉆井液的懸浮能力。（一）生物聚合物（一）生物聚合物27u我國生產鉆井液用生物聚合物是以篩選分離出的一種我國生產鉆井液用生物聚合物是以篩選分離出的一種NK131NK131細菌細菌，用，用玉玉米淀粉米淀粉為碳源，經為碳源，經發(fā)酵發(fā)酵制成的生物聚合物制成的生物聚合物多糖膠多糖膠產品。產品。u它是一種線型高分子聚合物，其它

25、是一種線型高分子聚合物，其最簡單的結構模式最簡單的結構模式如下圖：如下圖：生物聚合物的制備生物聚合物的制備281. 1. 剪切稀釋性能剪切稀釋性能 生物聚合物分子量可達生物聚合物分子量可達50000005000000。 由于分子內部由于分子內部氫鍵氫鍵的存在，可形成雙螺旋環(huán)形的立體構型，進而有序的存在，可形成雙螺旋環(huán)形的立體構型，進而有序地排列成聚合體結構，稱為地排列成聚合體結構，稱為超會合結構超會合結構，如圖所示。，如圖所示。生物聚合物的性能生物聚合物的性能 正是這種正是這種超會合結構超會合結構，使其在靜止時，具有較高的粘度；，使其在靜止時，具有較高的粘度； 在高剪切速率下，超會合的立體結構

26、解離，粘度降到極低。因此，在高剪切速率下，超會合的立體結構解離，粘度降到極低。因此，具有具有優(yōu)良的剪切稀釋性能優(yōu)良的剪切稀釋性能。292. 2. 抗污染能力抗污染能力 抗污染能力強抗污染能力強是生物聚合物又一突出優(yōu)點。是生物聚合物又一突出優(yōu)點。 石膏、水泥或鹽對生物聚合物溶液的性能影響不大，下圖分別表石膏、水泥或鹽對生物聚合物溶液的性能影響不大，下圖分別表示示CaCa2+2+和和NaNa+ +對其粘度的影響。對其粘度的影響。生物聚合物的性能生物聚合物的性能 CaCa2+2+加量對兩種溶液粘度的影響加量對兩種溶液粘度的影響1.1.含含0.3%0.3%生物聚合物；生物聚合物；2.2.含含0.3%0

27、.3%生物聚合物，生物聚合物，0.06%CrCl0.06%CrCl3 3 NaClNaCl加量對兩種溶液粘度的影響加量對兩種溶液粘度的影響1.1.含含0.3%0.3%生物聚合物，生物聚合物，0.15%CaSO0.15%CaSO4 4；2.2.含含0.3%0.3%生物聚合物，生物聚合物，0.15%0CaSO0.15%0CaSO4 4，0.03%CrCl0.03%CrCl3 3303.3.抑制頁巖水化膨脹抑制頁巖水化膨脹 生物聚合物具有一定的生物聚合物具有一定的抑制頁巖水化膨脹抑制頁巖水化膨脹作用。其原理是大分作用。其原理是大分子子XCXC長鏈能在泥頁巖表面上進行強吸附，形成長鏈能在泥頁巖表面上進

28、行強吸附，形成吸附膜吸附膜，阻止鉆，阻止鉆井液中自由水向地層滲透。井液中自由水向地層滲透。 長分子鍵還會穿入泥頁巖的微裂縫，起到一定的長分子鍵還會穿入泥頁巖的微裂縫，起到一定的封堵固結作用封堵固結作用。生物聚合物的性能生物聚合物的性能31（二）羥乙基纖維素（二）羥乙基纖維素 羥乙基纖維素羥乙基纖維素（代號（代號HEC）是一種）是一種水溶性的纖維素衍生物水溶性的纖維素衍生物。外觀為白色或淺黃色固體粉末。它無嗅、無味、無毒，溶外觀為白色或淺黃色固體粉末。它無嗅、無味、無毒，溶于水后形成粘稠的膠狀液。于水后形成粘稠的膠狀液。 該處理劑是由該處理劑是由纖維素纖維素和和環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷經經羥乙基化羥乙基

29、化制成。制成。 其其顯著特點顯著特點是：在增粘的同時不增加切力，因此在鉆井液是：在增粘的同時不增加切力，因此在鉆井液切力過高致使開泵困難時常被選用。切力過高致使開泵困難時常被選用。 抗溫能力可達抗溫能力可達120。 增粘程度增粘程度與時間、溫度和含鹽量有關。與時間、溫度和含鹽量有關。32 在一定溫度條件下，在一定溫度條件下，堿纖維素堿纖維素與與氧化乙烯（環(huán)氧乙烷）氧化乙烯（環(huán)氧乙烷）反應反應2 2小時可得到小時可得到醚化度為醚化度為0.75-0.850.75-0.85的產品。的產品。羥乙基纖維素的合成羥乙基纖維素的合成33頁巖抑制劑（防塌劑）頁巖抑制劑（防塌劑） 在鉆井液中處理劑所起的作用主要

30、有兩個。在鉆井液中處理劑所起的作用主要有兩個。一是一是維持鉆井液性能穩(wěn)定維持鉆井液性能穩(wěn)定，二是，二是保持井壁保持井壁穩(wěn)定穩(wěn)定。 凡是能有效地抑制頁巖水化膨脹和分散，凡是能有效地抑制頁巖水化膨脹和分散，主要起穩(wěn)定井壁作用的處理劑均可稱作主要起穩(wěn)定井壁作用的處理劑均可稱作頁頁巖抑制劑巖抑制劑，又稱，又稱防塌劑防塌劑。34（一）瀝青類（一）瀝青類（1）氧化瀝青（Oxidized Asphalt） 將瀝青加熱并通入空氣進行氧化后制得的產品。瀝青經氧化后，瀝青質含量增加，膠質含量降低，軟化點上升。使用不同的原料并通過控制氧化程度可制備出軟化點不同的氧化瀝青產品。 為黑色均勻分散的粉末，難溶于水，多數產

31、品的軟化點為150160，細度為通過60目篩的部分占85%。主要在水基鉆井液中用作頁巖抑制劑，并兼有潤滑作用，一般加量為12%。此外，還可分散在油基鉆井液中起增粘和降濾失作用。 氧化瀝青的防塌作用機理：在一定的溫度和壓力下軟化變形，從而封堵裂隙，并在井壁上形成一層致密的保護膜。在選用該產品時，軟化點是一個重要的指標。應使其軟化點與所處理井段的井溫相近。（2）磺化瀝青（Sulfonated Asphalt） 實際上是磺化瀝青的鈉鹽，代號為SAS。它是常規(guī)瀝青用發(fā)煙H2SO4 進行磺化后制得的產品。瀝青經過磺化，引入了水化性能很強的磺酸基，使之從不溶于水變?yōu)榭扇苡谒；腔瘯r應控制產品中含有的水溶性

32、物質約占70%。為黑褐色膏狀膠體或粉劑，軟化點高于80，密度約為1 g/cm3。 磺化瀝青的防塌機理：由于含有磺酸基，水化作用很強，當吸附在頁巖晶層斷面上時，可阻止頁巖顆粒的水化分散；同時不溶于水的部分又能起到填充孔喉和裂縫的封堵作用，并可覆蓋在頁巖表面，改善泥餅質量。在鉆井液中還起潤滑和降低高溫高壓濾失量的作用，是一種多功能的有機處理劑。（3）天然瀝青和改性瀝青 瀝青粉的主要作用機理： 當鉆遇頁巖地層時，若瀝青的軟化點與地層溫度相匹配，在井筒內正壓差作用下，瀝青產品會發(fā)生塑性流動，擠入頁巖孔隙、裂縫和層面，封堵地層層理與裂隙，提高對裂縫的粘結力，在井壁處形成具有護壁作用的內、外泥餅，起到穩(wěn)定

33、井壁的作用。 此外，為了提高其封堵與抑制能力，可將瀝青類產品與其它有機物進行縮合。如磺化瀝青與腐植酸鉀的縮合物KAHM，俗稱高改性瀝青粉，在各類水基鉆井液中均具有很好的防塌效果。35 瀝青原料是由一些極其復雜的高分子的碳氫化合物以及瀝青原料是由一些極其復雜的高分子的碳氫化合物以及這些碳氫化合物的一些非金屬（氧、硫、氮等）的衍生這些碳氫化合物的一些非金屬（氧、硫、氮等）的衍生物組成的混合物。物組成的混合物。 可分為兩大類：可分為兩大類：瀝青的分類瀝青的分類瀝青地瀝青焦油瀝青石油瀝青天然瀝青煤瀝青木瀝青頁巖瀝青36u石油瀝青是由多種極其復雜的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非石油瀝青是由多種極其復雜的

34、碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬衍生物所組成的混合物，目前對其化學組成、結構的認識尚金屬衍生物所組成的混合物，目前對其化學組成、結構的認識尚不完全清楚。不完全清楚。u按按化學組分分析化學組分分析方法對幾種不同油源和工藝的方法對幾種不同油源和工藝的典型國產瀝青典型國產瀝青進行進行分析，其結果如下：分析，其結果如下：石油瀝青的組分分析石油瀝青的組分分析幾種不同油源和工藝的國產瀝青化學組分分析結果幾種不同油源和工藝的國產瀝青化學組分分析結果37瀝青中幾個主要組分的特性瀝青中幾個主要組分的特性38u 瀝青中各個組分在瀝青中可以形成不同的膠體結構。瀝青中各個組分在瀝青中可以形成不同的膠體結構。u 按它

35、們的化學特性以及各種組分的比例，可以分為按它們的化學特性以及各種組分的比例，可以分為溶溶膠、溶膠、溶- -凝膠凝膠和和凝膠凝膠三種結構，如下圖所示：三種結構，如下圖所示：瀝青的膠體結構瀝青的膠體結構 瀝青結構示意圖瀝青結構示意圖a.a.溶膠；溶膠；b.b.溶溶- -凝膠；凝膠；c.c.凝膠凝膠39（1 1）溶膠結構：溶膠結構：瀝青中的瀝青質含量很少，完全服從牛頓液體的瀝青中的瀝青質含量很少，完全服從牛頓液體的規(guī)律，液體瀝青多屬于此類。規(guī)律，液體瀝青多屬于此類。（2 2）溶溶- -凝膠結構凝膠結構: : 瀝青中的瀝青質含量適當，并有較多的樹脂瀝青中的瀝青質含量適當，并有較多的樹脂作為保護物質。這

36、類瀝青在常溫時，表現為非常明顯的彈性效應，作為保護物質。這類瀝青在常溫時，表現為非常明顯的彈性效應，但在變形增加至一定數值后，則可變?yōu)榕ｎD流動。但在變形增加至一定數值后，則可變?yōu)榕ｎD流動。（3 3）凝膠結構凝膠結構: :瀝青中的瀝青質含量很多，形成空間網絡結構，瀝青中的瀝青質含量很多，形成空間網絡結構，油份分散在網絡空間，這種瀝青具有明顯的彈性效應。氧化瀝青油份分散在網絡空間，這種瀝青具有明顯的彈性效應。氧化瀝青多屬于凝膠型瀝青。多屬于凝膠型瀝青。瀝青的膠體結構瀝青的膠體結構40u 常減壓渣油、裂化渣油等稠度都很低，為了提高它們的稠度，作常減壓渣油、裂化渣油等稠度都很低，為了提高它們的稠度，作

37、為鉆井液處理劑使用，最常采用的方法是為鉆井液處理劑使用，最常采用的方法是氧化氧化。u 氧化瀝青的生產工藝有氧化瀝青的生產工藝有連續(xù)式氧化釜連續(xù)式氧化釜和和間歇式氧化釜間歇式氧化釜兩種。兩種。u 主要流程：先將常減壓渣油加熱至主要流程：先將常減壓渣油加熱至120-130120-130預熱脫水。預熱脫水。u 然后將脫水的渣油用泵打入加熱爐，使它加熱至然后將脫水的渣油用泵打入加熱爐，使它加熱至200-220200-220。u 最后再將熱渣油用泵打入氧化釜，在釜中吹一定量的空氣，使空最后再將熱渣油用泵打入氧化釜，在釜中吹一定量的空氣，使空氣中的氧與渣油產生氣中的氧與渣油產生縮合反應縮合反應。氧化瀝青的

38、制備氧化瀝青的制備41 乳化瀝青由乳化瀝青由瀝青、水、乳化劑瀝青、水、乳化劑- -穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑組成，結構非常復組成，結構非常復雜，示意圖如下：雜，示意圖如下：乳化瀝青的生產乳化瀝青的生產 生產乳化瀝青一般均采用生產乳化瀝青一般均采用機械分散瀝青機械分散瀝青的方法而得到乳膠體的方法而得到乳膠體系。系。機械方法機械方法有兩類：即有兩類：即膠體磨膠體磨和和高速攪拌機高速攪拌機。 瀝青乳化結構示意圖瀝青乳化結構示意圖42u 磺化瀝青（磺化瀝青（SASSAS）的品種很多，國內生產的有十余種，）的品種很多，國內生產的有十余種，共有兩類，即共有兩類，即液體磺化瀝青液體磺化瀝青和和固體粉末磺化瀝青固體粉末磺化

39、瀝青。u SASSAS是一種陰離子型高聚物，在其磺化過程中，由于是一種陰離子型高聚物，在其磺化過程中，由于引入了水溶性極強的磺酸基團，增加了瀝青在水中的引入了水溶性極強的磺酸基團，增加了瀝青在水中的溶解性，因此溶解性，因此抗鹽、鈣能力抗鹽、鈣能力強。強。u SASSAS的分子鏈結構是的分子鏈結構是-C-C-C-C-，-C-S-C-S-鍵。鍵能比較強，鍵。鍵能比較強，故能故能抗抗180180的高溫。的高溫?；腔癁r青的制備磺化瀝青的制備43 瀝青中所含的樹脂和瀝青質的化學結構多是一些稠環(huán)芳烴瀝青中所含的樹脂和瀝青質的化學結構多是一些稠環(huán)芳烴類化合物和雜環(huán)化合物，環(huán)上的一個氫原子比較容易被磺類化合物

40、和雜環(huán)化合物，環(huán)上的一個氫原子比較容易被磺酸基（酸基（- SO- SO3 3H H）取代，制得磺化瀝青。）取代，制得磺化瀝青。 （1 1）瀝青質部分稠環(huán)芳烴與濃硫酸反應）瀝青質部分稠環(huán)芳烴與濃硫酸反應磺化瀝青的制備磺化瀝青的制備（2 2）樹脂部分雜環(huán)與濃硫酸的反應）樹脂部分雜環(huán)與濃硫酸的反應44瀝青類處理劑抑制泥頁巖的水化膨脹和防止井壁失穩(wěn)的機理如下：瀝青類處理劑抑制泥頁巖的水化膨脹和防止井壁失穩(wěn)的機理如下：（1 1）分裂或蒸發(fā)作用：分裂或蒸發(fā)作用：瀝青鉆井液在井底溫度下，容易發(fā)生分裂或蒸發(fā)作用，瀝青鉆井液在井底溫度下，容易發(fā)生分裂或蒸發(fā)作用，水分分離，瀝青顆粒相互聚結，在井壁形成一層瀝青薄膜

41、，阻止自由水滲入水分分離，瀝青顆粒相互聚結，在井壁形成一層瀝青薄膜，阻止自由水滲入地層。地層。（2 2）吸附作用：吸附作用：瀝青顆粒通過分子鏈與巖石表面進行物理吸附，在井壁巖石瀝青顆粒通過分子鏈與巖石表面進行物理吸附，在井壁巖石表面形成一層瀝青薄膜，阻止自由水滲入地層。表面形成一層瀝青薄膜，阻止自由水滲入地層。（3 3）毛細吸附作用：毛細吸附作用：當液柱壓力大于地層壓力時，瀝青中部分不溶于水的瀝當液柱壓力大于地層壓力時，瀝青中部分不溶于水的瀝青顆粒在壓差作用下，迅速分離出來，進入地層的微孔隙和微裂縫中，在地青顆粒在壓差作用下，迅速分離出來，進入地層的微孔隙和微裂縫中，在地層表面形成一層瀝青地薄

42、膜，阻止水的滲入。層表面形成一層瀝青地薄膜，阻止水的滲入。 此外，還有此外，還有封堵封堵作用，其作用，其軟化點軟化點應與地層溫度相適應。應與地層溫度相適應。瀝青類防塌劑的作用機理瀝青類防塌劑的作用機理45（二）腐植酸鉀鹽類（二）腐植酸鉀鹽類 腐植酸的鉀鹽、高價鹽及有機硅化物等均可用作頁巖抑制劑，其產品有腐植酸鉀、硝基腐植酸鉀、磺化腐植酸鉀、有機硅腐植酸鉀、腐植酸鉀鋁、腐植酸鋁和腐植酸硅鋁等。其中腐植酸鉀鹽的應用更為廣泛。（1）腐植酸鉀）腐植酸鉀（KHm） 是以褐煤為原料，用KOH提取而制得的產品。外觀為黑褐色粉末，易溶于水，水溶液的pH值為910。主要用作淡水鉆井液的頁巖抑制劑，并兼有降粘和降

43、濾失作用?？箿啬芰?80，一般加量為13%。（2）硝基腐植酸鉀）硝基腐植酸鉀 是用HNO3 對褐煤進行處理后，再用KOH中和提取而制得。為黑褐色粉末，易溶于水，水溶液的pH值為810。其性能與腐植酸鉀相似。它與磺化酚醛樹脂的縮合物是一種無熒光防塌劑，代號為MHP，適于在探井中使用。（3）K21 是硝基腐植酸鉀、特種樹脂、三羥乙基酚和磺化石蠟等的復配產品。為黑色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。是一種常用的頁巖抑制劑，并能降粘和降低濾失量，抗溫可達180。46u 陽離子聚合物抑制劑可用于鉆井液、完井液以穩(wěn)定泥頁巖，陽離子聚合物抑制劑可用于鉆井液、完井液以穩(wěn)定泥頁巖，具有獨特的抑制性和防塌效果。具有

44、獨特的抑制性和防塌效果。u 我國我國2020世紀世紀8080年代開始，發(fā)展了陽離子聚合物鉆井液技術。年代開始，發(fā)展了陽離子聚合物鉆井液技術。國內主要產品：國內主要產品： 大陽離子：大陽離子：陽離子聚丙烯酰銨（陽離子聚丙烯酰銨（CPAMCPAM），主要用作絮凝包被），主要用作絮凝包被劑。劑。 小陽離子：小陽離子：環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（NW-1)NW-1)，主要用作頁巖，主要用作頁巖穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑。（三）陽離子聚合物抑制劑（三）陽離子聚合物抑制劑47國內有機陽離子聚合物國內有機陽離子聚合物（三）陽離子聚合物抑制劑（三）陽離子聚合物抑制劑48巖屑回收率巖屑回收率的比較的比較 比

45、較了比較了4 4種化學處理劑對巖屑分散的抑制能力，試驗結果如下：種化學處理劑對巖屑分散的抑制能力，試驗結果如下：（三）陽離子聚合物抑制劑（三）陽離子聚合物抑制劑 可以看出，陽離子聚合物可以看出，陽離子聚合物CPAMCPAM的抑制能力優(yōu)于其它三種常用聚的抑制能力優(yōu)于其它三種常用聚合物處理劑。合物處理劑。49粘土顆粒層間距的比較粘土顆粒層間距的比較u 用化學處理劑處理安丘土后，用用化學處理劑處理安丘土后，用X-X-射線衍射法測定粘土晶層射線衍射法測定粘土晶層層間距，即層間距，即d d（001001）值。）值。u d d（001001）和）和d（001）越小，化學處理劑抑制性能越好。）越小，化學處理

46、劑抑制性能越好。（三）陽離子聚合物抑制劑（三）陽離子聚合物抑制劑50（三）陽離子聚合物抑制劑（三）陽離子聚合物抑制劑作用機理：作用機理： 有機陽離子聚合物具有特殊的穩(wěn)定粘土和抑制泥頁巖水化膨有機陽離子聚合物具有特殊的穩(wěn)定粘土和抑制泥頁巖水化膨脹及分散的作用，主要作用機理為：脹及分散的作用，主要作用機理為： （1 1）吸附能力特別強，吸附能力特別強，主要是由于有機陽離子聚合物的長鏈主要是由于有機陽離子聚合物的長鏈上帶有大量的上帶有大量的正電荷正電荷通過靜電作用牢固吸附在粘粒表面；通過靜電作用牢固吸附在粘粒表面； （2 2）由于）由于強吸附強吸附，可以，可以永久性永久性的穩(wěn)定粘土和微粒；的穩(wěn)定粘土

47、和微粒； （3 3）高分子吸附膜高分子吸附膜的保護作用和包被作用，陽離子聚合物的的保護作用和包被作用，陽離子聚合物的長鏈可以滲入微裂縫中，形成高分子吸附膜；長鏈可以滲入微裂縫中，形成高分子吸附膜； （4 4）有機陽離子聚合物的性能，基本不受酸堿性（）有機陽離子聚合物的性能，基本不受酸堿性（pHpH值）的值）的影響。其抑制性影響。其抑制性不受鹽、鈣等侵污的影響不受鹽、鈣等侵污的影響。51u現代鉆井液工藝的一重大革新是引入了現代鉆井液工藝的一重大革新是引入了高聚物絮凝劑高聚物絮凝劑，發(fā)展了，發(fā)展了不不分散的無粘土和低固相高聚物鉆井液。分散的無粘土和低固相高聚物鉆井液。u高聚物絮凝劑可以使鉆井液中的

48、高聚物絮凝劑可以使鉆井液中的鉆屑或劣質土鉆屑或劣質土處于不分散的絮凝處于不分散的絮凝狀態(tài)，以使用機械設備將其清除，較好地解決了分散型鉆井液體狀態(tài)，以使用機械設備將其清除，較好地解決了分散型鉆井液體系所存在的鉆屑分散和積累的問題。系所存在的鉆屑分散和積累的問題。 u這里主要闡述這里主要闡述聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)、部分水解部分水解聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 (PHP或或PHPA)和和醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯- -順丁烯二酸酐共聚物順丁烯二酸酐共聚物等絮凝劑。等絮凝劑。 聚合物包被劑和選擇性絮凝劑聚合物包被劑和選擇性絮凝劑52聚合物包被劑和選擇性絮凝劑聚合物包被劑和選擇性絮凝劑1、聚丙烯酰胺

49、（、聚丙烯酰胺（PAM）：）：u 分子量是影響聚合物性能的重要參數。隨聚丙烯酰胺分子量增分子量是影響聚合物性能的重要參數。隨聚丙烯酰胺分子量增大，絮凝能力、提粘效應、堵漏和防漏效果都會提高。大，絮凝能力、提粘效應、堵漏和防漏效果都會提高。u 由于缺少水化基團，目前已較少使用聚丙烯酰胺，主要使用它由于缺少水化基團，目前已較少使用聚丙烯酰胺，主要使用它的衍生物。的衍生物。u 聚丙烯酰胺只能用作完全絮凝劑。聚丙烯酰胺只能用作完全絮凝劑。53 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAM）是丙烯酰胺高聚物中組成最簡單的產品。）是丙烯酰胺高聚物中組成最簡單的產品。聚丙烯酰胺的合成聚丙烯酰胺的合成 聚丙烯酰胺的合

50、成方法有：聚丙烯酰胺的合成方法有：水溶液聚合法水溶液聚合法、沉降聚合法沉降聚合法和和分散相聚合法分散相聚合法。541. 1. 溶解性溶解性 聚丙烯酰胺的主鏈呈線型，具有親水的聚丙烯酰胺的主鏈呈線型，具有親水的酰胺基酰胺基，因此能溶于水；，因此能溶于水； 由于大分子的擴散比較慢，表現出溶解過程的特殊性。將由于大分子的擴散比較慢，表現出溶解過程的特殊性。將PAMPAM加加入水中時，先呈現入水中時，先呈現溶脹溶脹，繼而，繼而溶解溶解（見下圖所示）。（見下圖所示）。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質 聚丙烯酰胺的溶脹與溶解聚丙烯酰胺的溶脹與溶解1.1.溶脹前；溶脹前；2.2.溶脹后；溶脹后；3.3.溶解

51、后溶解后552. 2. 粘度粘度uPAMPAM分子鏈在水溶液中，由于鏈很長，與水的接觸面積增加，流動的分子鏈在水溶液中，由于鏈很長，與水的接觸面積增加，流動的阻力增大，使水溶液的粘度增高。阻力增大，使水溶液的粘度增高。u粘度隨粘度隨PAMPAM的的分子量分子量、濃度濃度及及水解度水解度的不同而異，還受的不同而異，還受pHpH值值的影響。的影響。u下圖分別為下圖分別為PAMPAM水溶液的濃度、水溶液的濃度、pHpH值與粘度的變化關系。值與粘度的變化關系。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺水溶液的濃度與粘度的關系聚丙烯酰胺水溶液的濃度與粘度的關系1.1.分子量分子量300300萬；萬；2.

52、2.分子量分子量37.5-6037.5-60萬萬聚丙烯酰胺水溶液的粘度受聚丙烯酰胺水溶液的粘度受pHpH值的影響值的影響 1. 1.存放存放3 3天；天；2.2.存放存放100100天天563. 3. 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 PAMPAM分子的主鏈中分子的主鏈中C-CC-C鏈聯(lián)結比較牢固，故其穩(wěn)定性能較好，鏈聯(lián)結比較牢固，故其穩(wěn)定性能較好，在在130130的高溫下不發(fā)生明顯的降解反應。的高溫下不發(fā)生明顯的降解反應。4. 4. 潤滑性潤滑性 PAM PAM水溶液具有良好的潤滑減阻性能。水溶液具有良好的潤滑減阻性能。PAMPAM分子吸附在粘粒、分子吸附在粘粒、鉆桿、井壁的表面上形成一層具有一定潤滑性的薄

53、膜。有利于鉆桿、井壁的表面上形成一層具有一定潤滑性的薄膜。有利于降低摩阻，防止發(fā)生降低摩阻，防止發(fā)生粘附卡鉆粘附卡鉆。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質575 5、PAMPAM的絮凝作用的絮凝作用 PAMPAM的分子量越大，絮凝能力越強。的分子量越大，絮凝能力越強。 下圖表示不同分子量的聚丙烯酰胺對于下圖表示不同分子量的聚丙烯酰胺對于1000ppm1000ppm高嶺土懸高嶺土懸浮液的絮凝作用。浮液的絮凝作用。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質 聚丙烯酰胺的分子量與絮凝作用聚丙烯酰胺的分子量與絮凝作用1.1.分子量分子量4444萬；萬；2.2.分子量分子量810810萬；萬；3.3.分子量分子量12

54、501250萬萬585、PAM的絮凝作用的絮凝作用 關于高聚物的絮凝作用機理：關于高聚物的絮凝作用機理：普遍接受的是普遍接受的是“橋聯(lián)理論橋聯(lián)理論”。聚丙。聚丙烯酰胺烯酰胺及及部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺按其絮凝作用原理的不同，可以將它們按其絮凝作用原理的不同，可以將它們分為兩類：分為兩類：（1 1）完全絮凝劑：完全絮凝劑：在鉆井液中加入在鉆井液中加入PAMPAM后，使所有的固相都發(fā)生絮凝后，使所有的固相都發(fā)生絮凝沉淀，即既絮凝巖粉及劣土，又絮凝膨潤土。沉淀，即既絮凝巖粉及劣土，又絮凝膨潤土。（2 2）選擇性絮凝劑：選擇性絮凝劑：按其作用的不同又可分為：按其作用的不同又可分為： 增效型

55、選擇性絮凝劑：增效型選擇性絮凝劑：在鉆井液中只能絮凝巖粉和劣土，而不在鉆井液中只能絮凝巖粉和劣土，而不絮凝膨潤土，同時還能增加鉆井液的粘度。絮凝膨潤土，同時還能增加鉆井液的粘度。 非增效型選擇絮凝劑：非增效型選擇絮凝劑：在鉆井液中只能絮凝巖粉和劣土，而不在鉆井液中只能絮凝巖粉和劣土，而不絮凝膨潤土，同時對鉆井液的粘度影響不大。絮凝膨潤土，同時對鉆井液的粘度影響不大。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質59u 分子鏈上的吸附基團分子鏈上的吸附基團-CONH-CONH2 2的氫與粘粒表面上的氧的氫與粘粒表面上的氧產生氫鍵吸附。由于其分子鏈很長，可以同時吸產生氫鍵吸附。由于其分子鏈很長，可以同時吸附幾個

56、粘粒在其間架橋（附幾個粘粒在其間架橋（多點吸附多點吸附），而呈團塊），而呈團塊狀絮凝物，造成狀絮凝物，造成動力穩(wěn)定性動力穩(wěn)定性下降而聚沉。下降而聚沉。u PAMPAM分子鏈上幾乎全是酰胺基分子鏈上幾乎全是酰胺基，故其表現出，故其表現出全絮凝全絮凝的性質。的性質。PAM的絮凝機理的絮凝機理606. 6. PAM在水溶液中的各種化學反應在水溶液中的各種化學反應 PAMPAM在水溶液中通過各種反應生成不同的衍生物。在水溶液中通過各種反應生成不同的衍生物。聚丙烯酰胺的性質聚丙烯酰胺的性質61聚合物包被劑和選擇性絮凝劑聚合物包被劑和選擇性絮凝劑2、部分水解聚丙烯酰胺（簡稱、部分水解聚丙烯酰胺（簡稱PHP

57、A或或PHP） 由聚丙烯酰胺水溶液加堿水解制得。分子結構式為：水解后的聚丙烯酰胺，性質發(fā)生一系列變化。引進羧酸根基團，使水解后分子鏈的親水性增強，由于羧酸根基團之間的靜電排斥作用，分子鏈在水溶液中的伸展程度增大。水解度（羧鈉基與酰胺基的比例）是影響PHPA性能的重要參數。水解度增大，分子鏈伸展，在鉆井液中橋聯(lián)作用增強，因而對劣質土的絮凝作用增強。但水解度過大時，由于在粘土顆粒上的吸附作用減弱，對劣質土的絮凝作用反而降低。水解度30%左右時絮凝能力最強。水解度增加，水溶液的粘度增大，因而高水解度的PHPA用于提粘、防漏和降濾失。例如，現場控制濾失量和提粘堵漏時就用水解度6070%的PHPA，而用

58、作選擇性絮凝劑時則用水解度2040%的PHPA。62u PHPPHP的絮凝機理與的絮凝機理與PAMPAM完全不同。因為完全不同。因為PHPPHP的分子鏈上除的分子鏈上除-CONH-CONH2 2外，外，還有相當數量的水化基團羧鈉基（還有相當數量的水化基團羧鈉基（-COONa-COONa）。）。 而而-COONa-COONa在水中在水中可以電離，使其分子鏈帶負電荷和水化?？梢噪婋x，使其分子鏈帶負電荷和水化。u 對于不同類型的粘粒，它所表現出的吸附、絮凝能力也不同。對于不同類型的粘粒，它所表現出的吸附、絮凝能力也不同。膨膨潤土潤土的顆粒細，陽離子交換容量高，表面所帶的永久負電荷多，的顆粒細，陽離子

59、交換容量高，表面所帶的永久負電荷多，斥力大，且分散度高，故它對膨潤土粒子的吸附、絮凝能力降低，斥力大，且分散度高，故它對膨潤土粒子的吸附、絮凝能力降低，表現為表現為不絮凝不絮凝。u 而而劣土劣土顆粒粗，表面負電荷少，故它對劣土表現為顆粒粗，表面負電荷少，故它對劣土表現為吸附吸附- -架橋架橋- -絮絮凝。凝。部分水解聚丙烯酰胺（部分水解聚丙烯酰胺（PHPPHP）的選擇性絮凝機理）的選擇性絮凝機理63完全絮凝與選擇性絮凝示意圖完全絮凝與選擇性絮凝示意圖A.A.高聚物把全部粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；高聚物把全部粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；B.B.把劣質粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；把劣質粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；C.C.把優(yōu)質粘粒聯(lián)結在一起而不絮凝；把優(yōu)質粘粒聯(lián)結在一起而不絮凝；D.D.把劣質粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；把劣質粘粒聯(lián)結在一起并絮凝；E.E.把每個優(yōu)質粘粒包