鉆井液完井液處理劑 大全 第一卷

配漿材料與處理劑鉆井液配漿原材料是指在配漿中用量較大的基本組分，例如膨潤(rùn)土、水、油和重晶石等。處理劑是用于改善和穩(wěn)定鉆井液性能而加入的化學(xué)添加劑。處理劑是鉆井液的核心組分，很少的加量就會(huì)對(duì)鉆井液性能產(chǎn)生很大影響。配漿原材料與處理劑之間無(wú)嚴(yán)格的界限。1鉆井液完井液處理劑大全第一卷鉆井液處理劑的分類第一類分類方法（按組成）：通常分為鉆井液原材料、無(wú)機(jī)處理劑、有機(jī)處理劑和表面活性劑四大類。無(wú)機(jī)處理劑可分為氯化物、硫酸鹽、堿類、碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和重鉻酸鹽和混層金屬氫氧化物（正電膠類）等。有機(jī)處理劑分為天然產(chǎn)品、天然改性產(chǎn)品和有機(jī)合成化合物。按其化學(xué)組分又可分為下列幾類：腐植酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、淀粉類和聚合物類等。2鉆井液完井液處理劑大全第一卷鉆井液處理劑的分類第二類分類方法（按功用）：我國(guó)鉆井液標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)將配漿材料和處理劑共分為以下16類：（1）降濾失劑（FiltrationReducer）；（2）增粘劑（Viscosifier）；（3）乳化劑（Emulsifier）使油水乳化產(chǎn)生乳狀液；（4）頁(yè)巖抑制劑（ShaleInhibitor）；（5）堵漏劑（Lostcirculationmaterials）；（6）降粘劑（Thinner）；（7）緩蝕劑（CorrosionInhibitor）；（8）粘土類（Clay）；（9）潤(rùn)滑劑；（10）加重劑（WeightingAgent）；（11）殺菌劑（Bactericide）；（12）消泡劑（Defoamer）；（13）泡沫劑（FoamingAgent）；（14）絮凝劑（Flocculant）；（15）解卡劑（Pipe-FreeingAgent）；（16）其它類（Others）等。3鉆井液完井液處理劑大全第一卷鉆井液處理劑的分類在配制和使用鉆井液時(shí)，并不要求同時(shí)使用這16類處理劑。某些處理劑在鉆井液中同時(shí)具有幾種作用。例如，有的降失水劑同時(shí)兼有增粘或降粘作用，絮凝劑同時(shí)兼有增粘劑作用等。4鉆井液完井液處理劑大全第一卷國(guó)外處理劑的分類情況

國(guó)外處理劑的分類情況與我國(guó)基本相同。據(jù)《世界石油》（OilWorld）鉆井、完井和修井液指南，國(guó)外鉆井液處理劑分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見(jiàn)下表）可以看出，化學(xué)處理劑的商品名稱數(shù)近3000種，而實(shí)際種類只有100多種。5鉆井液完井液處理劑大全第一卷國(guó)外處理劑的分類情況序號(hào)名稱1981年資料1983年資料實(shí)際種類（大約數(shù)）中國(guó)1990年商品名稱數(shù)所占%商品名稱數(shù)所占%1降濾失劑50117.645216.511502增粘劑38613.635012.88153乳化劑29010.21886.99164頁(yè)巖抑制劑2197.71495.59475堵漏劑2197.727610.18246降粘劑2057.22699.87227防腐蝕劑1997.02699.8658表面活性劑1946.81907.09229潤(rùn)滑劑1726.0672.572610加重劑973.41073.96711絮凝劑973.4682.561012殺菌劑732.6973.55313消泡劑702.41084.061514發(fā)泡劑551.9873.24815除鈣劑291.0281.07916pH控制劑270.9281.076合計(jì)283327331152856鉆井液完井液處理劑大全第一卷第一節(jié)鉆井液配漿原材料

膨潤(rùn)土（坂土）是水基鉆井液的重要配漿材料。有的文獻(xiàn)將膨潤(rùn)土定義為具有蒙脫石的物理化學(xué)性質(zhì)，含蒙脫石不少于85%的粘土礦物。一般要求1噸膨潤(rùn)土至少能夠配制出粘度為15mPa·s的鉆井液16m3。鈉膨潤(rùn)土的造漿率一般較高，而鈣膨潤(rùn)土則需要通過(guò)加入純堿使之轉(zhuǎn)化為鈉膨潤(rùn)土后方可使用。目前我國(guó)將配制鉆井液所用的膨潤(rùn)土分為三個(gè)等級(jí)：一級(jí)為符合API標(biāo)準(zhǔn)的鈉膨潤(rùn)土；二級(jí)為改性土，經(jīng)過(guò)改性符合OCMA標(biāo)準(zhǔn)要求；三級(jí)為較次的配漿土，僅用于性能要求不高的鉆井液。無(wú)機(jī)鹽對(duì)膨潤(rùn)土的水化分散具有一定的抑制作用，因此膨潤(rùn)土在淡水和鹽水中的造漿率不同，鹽水造漿率一般要低一些。將膨潤(rùn)土先在淡水中預(yù)水化，然后再加入鹽水中，可以提高其在鹽水中的造漿率。7鉆井液完井液處理劑大全第一卷膨潤(rùn)土在鉆井液中的作用（1）增加粘度和切力，提高井眼凈化能力；（2）形成低滲透率的致密泥餅，降低濾失量；（3）對(duì)于膠結(jié)不良的地層，可改善井眼的穩(wěn)定性；（4）防止井漏。8鉆井液完井液處理劑大全第一卷蒙脫石的兩種基本構(gòu)造單元

1.硅氧四面體

硅氧四面體中有一個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子，硅原子在四面體的中心，氧原子（或氫氧原子團(tuán)）在四面體的頂點(diǎn)，硅原子與各氧原子之間的距離相等。

2.鋁氧八面體

鋁氧八面體的六個(gè)頂點(diǎn)為氫氧原子團(tuán)，鋁、鐵或鎂原子居于八面體中央。9鉆井液完井液處理劑大全第一卷蒙脫石晶體構(gòu)造示意圖10鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土礦物的晶體構(gòu)造分類單元晶層構(gòu)造特征粘土礦物族粘土礦物1：1高嶺石族高嶺石、地開石、珍珠陶土等埃洛族埃洛石等2：1蒙皂石族*蒙脫石、拜來(lái)石、囊脫石、皂石、蛭石等水云母族伊利石、海綠石等2：2綠泥石族及其它各種綠泥石等層鏈狀結(jié)構(gòu)海泡石族海泡石、凹凸棒石、坡縷縞石等11鉆井液完井液處理劑大全第一卷幾種主要粘土礦物的化學(xué)組成

粘土礦物名稱化學(xué)組成SiO2/Al2O3高嶺石Al4[Si4O10]（OH）8或2Al2O3·4SiO2·4H2O2:1蒙脫石（Al2Mg3）（Si4O10）（OH）2·nH2O4:1伊利石（K，Na，Ca2）m（Al，Mg）4（Si，Al）8O20（OH）4·nH2O（式中m小于1）4:112鉆井液完井液處理劑大全第一卷Kaolinite(高嶺石)ATWO-LAYERCLAY(一種兩層粘土礦物)Generallynon-expandable

(一般不膨脹)Contributestomigrationoffines

(引起微粒運(yùn)移)13鉆井液完井液處理劑大全第一卷KaoliniteClay(高嶺石粘土)14鉆井液完井液處理劑大全第一卷Smectite（蒙脫石）ATHREE-LAYERCLAY（一種三層粘土礦物）Greathydratingcapability

infreshwater（在淡水中有很強(qiáng)水化能力）15鉆井液完井液處理劑大全第一卷SmectiteClay（蒙皂石）16鉆井液完井液處理劑大全第一卷Illite（伊利石）

ATHREE-LAYERCLAY（一種三層粘土礦物）CompensatedwithK+ion（K+作為補(bǔ)償離子）Non-swellingcharacteristiccontributestomigrationoffines（非膨脹性，易發(fā)生微粒運(yùn)移）17鉆井液完井液處理劑大全第一卷IlliteClay（伊利石粘土）18鉆井液完井液處理劑大全第一卷Chlorite（綠泥石）AFOUR-LAYERCLAY（一種4層的粘土礦物）Magnesiumhydroxidebetweenthemontmorillonite-typeunitlayers[在蒙脫石晶層中含Mg(OH)2]Damagesformationbyprecipitationofironifacidizing[酸化時(shí)生成Fe(OH)3]19鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土的陽(yáng)離子交換容量粘土一般都帶負(fù)電荷。為了保持電中性，粘土必然從分散介質(zhì)中吸附等電量的陽(yáng)離子。這些被粘土吸附的陽(yáng)離子，可以被分散介質(zhì)中的其它陽(yáng)離子所交換，因此，稱為粘土的交換性陽(yáng)離子。20鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土的陽(yáng)離子交換容量

在pH值為7條件下，粘土所能交換的陽(yáng)離子總量；陽(yáng)離子交換容量以100克粘土所能交換下來(lái)的陽(yáng)離子毫克當(dāng)量來(lái)表示，符號(hào)為CEC（CationExchangeCapacity）。蒙脫石的陽(yáng)離子交換容量一般為70～130毫克當(dāng)量/100克粘土。21鉆井液完井液處理劑大全第一卷各種粘土礦物的陽(yáng)離子交換容量礦物名稱CEC（毫克當(dāng)量/100克粘土）蒙脫石70～130蛭石100～200伊利石20～40高嶺石3～15綠泥石10～40凹凸棒石，海泡石10～35鈉膨潤(rùn)土（夏子街）82．30鈣膨潤(rùn)土（高陽(yáng)）103．70鈣膨潤(rùn)土（維坊小李家）74．03鈣膨潤(rùn)土（四川渠縣李渡）100．0022鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土顆粒的連接方式

23鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土的造漿率膨潤(rùn)土逐漸分散在淡水中致使泥漿的粘度、切力不斷增加的過(guò)程稱為造漿，在添加主要處理劑之前的預(yù)水化膨潤(rùn)土漿常稱作原漿或基漿。由于蒙脫石含量和陽(yáng)離子交換容量各不相同，來(lái)自不同產(chǎn)地的膨潤(rùn)土，其造漿效果往往有很大差別。24鉆井液完井液處理劑大全第一卷粘土的造漿率各類粘土的造漿曲線有一共同點(diǎn)，即表觀粘度增至15mPas之前，其值隨粘土含量的增加增長(zhǎng)緩慢；當(dāng)達(dá)到15mPas左右時(shí)，其值才隨粘土含量的增加而明顯上升。每噸粘土能配出表觀粘度為15mPas的鉆井液體積稱作造漿率（YieldofClay），通常配漿土的質(zhì)量以造漿率來(lái)衡量。配制1m315mPas的鉆井液需57kg懷俄明優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，如使用低造漿率粘土，則需570kg，兩者的用量為110。經(jīng)換算，用1噸優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土可配制出表觀粘度為15mPas的泥漿約16m3，而1噸低造漿率粘土只能造漿約1.6m3，相差亦近10倍。使用優(yōu)質(zhì)鉆井液配漿，泥漿密度僅為1.03～1.04g/cm3時(shí)，表觀粘度即可達(dá)到10～15mPas；而如果使用低造漿率粘土配漿，泥漿密度必須增至1.35～1.40g/cm3時(shí)，其表觀粘度才能達(dá)到同樣的數(shù)值。盡量選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土配漿，對(duì)減少體系中的固相含量，提高鉆速有十分重要的意義。25鉆井液完井液處理劑大全第一卷典型粘土的造漿率曲線26鉆井液完井液處理劑大全第一卷配制一定密度原漿所需

膨潤(rùn)土及水量計(jì)算

W

c=[rc

Vm(rm–1)]/(rc–1)

Vw=Vm

rm–W

c

式中，W

c——所需膨潤(rùn)土的重量，噸；

rc——膨潤(rùn)土密度，g/cm3；

Vm——所配制原漿的體積，m3；

rm——原漿密度，g/cm3；

Vw——所需水量，m3。27鉆井液完井液處理劑大全第一卷抗鹽粘土礦物海泡石、凹凸棒石和坡縷縞石是典型的抗鹽、耐高溫的粘土礦物，用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液。用抗鹽粘土配制的鉆井液一般形成的泥餅質(zhì)量不好，濾失量較大，必須配合使用降濾失劑。海泡石有很強(qiáng)的造漿能力，用它配制的鉆井液具有較高的熱穩(wěn)定性和一定的酸溶性（在酸中可溶解60%左右）。國(guó)內(nèi)這幾種抗鹽粘土的礦源較少，因此在鉆井液中的應(yīng)用不夠普遍。在國(guó)外應(yīng)用相對(duì)較多。28鉆井液完井液處理劑大全第一卷有機(jī)土由膨潤(rùn)土經(jīng)季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑處理而制成的親油膨潤(rùn)土。有機(jī)土可以在油中分散，形成結(jié)構(gòu)，用于油基鉆井液作為增粘劑和降濾失劑。29鉆井液完井液處理劑大全第一卷加重材料（加重劑）加重材料又稱加重劑，由不溶于水的惰性物質(zhì)經(jīng)研磨加工制備而成。為了對(duì)付高壓地層和穩(wěn)定井壁，需將其添加到鉆井液里以提高鉆井液的密度。加重材料應(yīng)具備的條件：自身密度大，磨損性小，易粉碎。應(yīng)屬于惰性物質(zhì)，既不溶于鉆井液，也不與鉆井液中的其它組分發(fā)生相互作用。30鉆井液完井液處理劑大全第一卷加重材料的主要類型1、重晶石粉

以BaSO4為主要成分的天然礦石，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后而制成的灰白色粉末狀產(chǎn)品。密度應(yīng)達(dá)到4.2g/cm3，粉末細(xì)度通過(guò)200目篩網(wǎng)時(shí)的篩余量﹤3.0%（質(zhì)量）。用于加重密度不超過(guò)2.30g/cm3的水基和油基鉆井液，是應(yīng)用最廣泛的鉆井液加重劑。2、石灰石粉

主要成分為CaCO3，密度為2.7～2.9g/cm3。易與酸類發(fā)生反應(yīng)，適于在非酸敏性而又需進(jìn)行酸化作業(yè)的產(chǎn)層中使用，以減輕儲(chǔ)層損害。用于配制密度≤1.34g/cm3的鉆井液。3、鐵礦粉和鈦鐵礦粉前者主要成分為Fe2O3，密度4.9～5.3g/cm3；后者主要成分為TiO2

Fe2O3，密度4.5～5.1g/cm3。其密度均大于重晶石，可用于配制密度更高的鉆井液。鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性，可應(yīng)用于需進(jìn)行酸化的產(chǎn)層。這兩種加重材料的硬度約為重晶石的兩倍，因此耐研磨，在使用中顆粒尺寸保持較好，損耗率較低。但對(duì)鉆具、鉆頭和泵的磨損較為嚴(yán)重。在我國(guó)，鐵礦粉是用量?jī)H次于重晶石的鉆井液加重材料。4、方鉛礦粉主要成分為PbS的黑褐色天然礦石粉末，其密度高達(dá)7.4～7.7g/cm3，可用于配制超高密度鉆井液，以控制地層出現(xiàn)的異常高壓。如我國(guó)滇黔桂石油勘探局在官-3井使用方鉛礦，配制出密度為3.0g/cm3的超高密度鉆井液。31鉆井液完井液處理劑大全第一卷重晶石用量的計(jì)算方法若加重后鉆井液體積無(wú)限制，重晶石用量可用下式計(jì)算：

式中，V1，V2分別表示加重前、后的鉆井液的體積，mB，rB分別為重晶石的質(zhì)量和密度。

r1，r2分別為加重前、后的鉆井液密度。32鉆井液完井液處理劑大全第一卷重晶石用量的計(jì)算方法若現(xiàn)場(chǎng)泥漿池容積受限制，加重前需排除一部分泥漿，則應(yīng)根據(jù)加重后可以容納的體積，用下式求出應(yīng)保留舊漿的體積：33鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑1、純堿

碳酸鈉（SodiumCarbonate），又稱蘇打粉（SodaAsh），分子式為Na2CO3。白色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性，pH值為11.5，純堿在水中容易電離和水解。溶液中主要存在Na+

、CO32–、HCO3–

和OH–

離子，其反應(yīng)式為：

Na2CO3=2Na++CO32–CO32–+H2O=HCO3–+OH–

純堿能通過(guò)離子交換和沉淀作用使鈣粘土變?yōu)殁c粘土：

Ca-粘土＋Na2CO3→Na-粘土＋CaCO3↓

從而改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的濾失量下降，粘度、切力增大。但過(guò)量的純堿會(huì)導(dǎo)致粘土顆粒發(fā)生聚結(jié)，使鉆井液性能受到破壞。其合適加量需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。在鉆水泥塞或鉆井液受到鈣侵時(shí)，加入適量純堿使Ca2+

沉淀成CaCO3，從而使鉆井液性能變好。

Na2CO3+Ca2+=CaCO3↓+2Na+

34鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

2、燒堿(NaOH)

燒堿（CausticSoda）即氫氧化鈉（SodiumHydroxide）。其外觀為乳白色晶體，密度為2～2.2g/cm3，易溶于水，溶解時(shí)放出大量熱。溶解度隨溫度升高而增大，水溶液呈強(qiáng)堿性。燒堿容易吸收空氣中的水分和二氧化碳，并與二氧化碳作用生成碳酸鈉，存放時(shí)應(yīng)注意防潮加蓋。主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的pH值；與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使之分別轉(zhuǎn)化為丹寧酸鈉、腐植酸鈉等有效成分。還可用于控制鈣處理鉆井液中Ca2+

的濃度等。35鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

3、石灰(CaO)

生石灰即氧化鈣（CalciumOxide），分子式為CaO。吸水后變成熟石灰，即氫氧化鈣Ca(OH)2（CalciumHydroxide）。CaO在水中的溶解度較低，常溫下為0.16％，其水溶液呈堿性。在鈣處理鉆井液中，石灰用于提供Ca2+，以控制粘土的水化分散能力，使之保持在適度絮凝的狀態(tài)；在油包水乳化鉆井液中，CaO用于使烷基苯磺酸鈉等乳化劑轉(zhuǎn)化為烷基苯磺酸鈣，并調(diào)節(jié)pH值。36鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

4、石膏(CaSO4)

化學(xué)名稱為硫酸鈣（CalciumSulfate）。有生石膏（Gypsum，CaSO4?2H2O）和熟石膏（Anhydrite，CaSO4）兩種。白色粉末，常溫下溶解度較低（約為0.2％），但稍大于石灰。在鈣處理鉆井液中，石膏與石灰的作用大致相同，都用于提供適量的Ca2+。其差別在于石膏提供的鈣離子濃度比石灰高一些。37鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

5、氯化鈣（CaCl2）

氯化鈣（CalciumChloride）通常含有六個(gè)結(jié)晶水。其外觀為無(wú)色斜方晶體，密度為1.68g/cm3，易潮解，且易溶于水。在鉆井液中，CaCl2主要用于來(lái)配制防塌性能較好的高鈣鉆井液。用CaCl2處理鉆井液時(shí)常常引起pH值降低。38鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

6、氯化鈉（NaCl）

氯化鈉（SodiumChloride）俗名食鹽，為白色晶體，常溫下密度約為2.20g/cm3。純品不易潮解，但含MgCl2、CaCl2等雜質(zhì)的工業(yè)食鹽容易吸潮。常溫下在水中的溶解度較大（20℃時(shí)為36.0g/100g水），隨溫度升高，溶解度略有增大。主要用于配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液，以防止巖鹽井段溶解，并抑制井壁泥巖水化膨脹。為保護(hù)油氣層，可用于配制無(wú)固相清潔鹽水鉆井液，或作為水溶性暫堵劑使用。39鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

7、氯化鉀（KCl）

氯化鉀（PotassiumChloride）為白色立方晶體，常溫下密度為1.98g/cm3。易溶于水，且溶解度隨溫度升高而增加。KCl是一種常用的無(wú)機(jī)鹽類頁(yè)巖抑制劑，具有較強(qiáng)的抑制頁(yè)巖滲透水化的能力。若與聚合物配合使用，可配制成具有強(qiáng)抑制性的鉀鹽聚合物防塌鉆井液。KCl的防塌機(jī)理主要是晶格固定作用。40鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

8、硅酸鈉（Na2O·nSiO2）

硅酸鈉（SodiumSilicate）俗名水玻璃。分子式中的n值稱為水玻璃的模數(shù)，即二氧化硅與氧化鈉的分子個(gè)數(shù)之比。n值越大，堿性越弱?，F(xiàn)場(chǎng)使用的水玻璃的密度為1.5～1.6g/cm3，pH為11.5～12，能溶于水和堿性溶液，在鉆井液中可以部分水解生成膠態(tài)沉淀：

Na2O?nSiO2＋（y＋1）H2O→nSiO2?yH2O↓＋2NaOH

當(dāng)水玻璃溶液的pH降至9以下時(shí)，整個(gè)溶液會(huì)變成半固體狀的凝膠。其原因是水玻璃發(fā)生縮合作用生成較長(zhǎng)的帶支鍵的—Si—O—Si—鏈，這種長(zhǎng)鏈能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而包住溶液中的自由水，使體系失去流動(dòng)性。利用這一特點(diǎn)，可以將水玻璃與石灰、粘土和燒堿等配成石灰乳堵漏劑，注入已確定的漏失井段進(jìn)行膠凝堵漏。遇Ca2+、Mg2+和Fe3+等高價(jià)陽(yáng)離子會(huì)產(chǎn)生沉淀：

Ca2+＋Na2O?nSiO2→CaSiO3↓＋2Na+對(duì)泥頁(yè)巖的水化膨脹有較強(qiáng)的抑制作用，故有較好的防塌性能。硅酸鹽鉆井液是防塌鉆井液的類型之一，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用中均取得很好的效果。配制硅酸鹽的成本較低，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。41鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑9、重鉻酸鈉和重鉻酸鉀（Na2Cr2O7?2H2O，K2Cr2O7

）

重鉻酸鈉（SodiumDichromate）又叫紅礬鈉，外觀為紅色或橘紅色針狀晶體，常溫下密度為2.35g/cm3，有強(qiáng)氧化性，易溶于水（25℃時(shí)溶解度為190g／100g水）。重鉻酸鉀（PotassiumDichromate）又稱紅礬鉀，外觀為橙紅色三斜晶體，常溫下密度為2.68g/cm3，有強(qiáng)氧化性，不潮解，易溶于水（25℃時(shí)溶解度為96.9g／100g水）。以上兩種重鉻酸鹽的化學(xué)性質(zhì)相似，其水溶液均可發(fā)生水解而呈酸性：

Cr2O72–＋H2O2CrO4–+2H+

加堿時(shí)平衡右移，故在堿性溶液中主要以CrO4–

的形式存在。在鉆井液中CrO4–

能與有機(jī)處理劑起復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，生成的Cr3+

極易吸附在粘土顆粒表面，又能與多官能團(tuán)的有機(jī)處理劑生成絡(luò)合物（如木質(zhì)素磺酸鉻、鉻腐植酸等）。在抗高溫深井鉆井液中，常加入少量重鉻酸鹽以提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。但鉻酸鹽有毒，因而限制了它的廣泛使用。42鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑10、酸式焦磷酸鈉(Na2H2P2O7)

酸式焦磷酸鈉（SodiumAcidPyrophosphate）的代號(hào)SAPP，白色固體，由磷酸二氫鈉加熱制得。10%Na2H2P2O7水溶液的pH值為4.8。磷酸鹽類處理劑曾經(jīng)是鉆井液的主要稀釋劑之一。不僅對(duì)高粘土含量引起的絮凝，而且對(duì)Ca2+、Mg2+

引起的絮凝均有良好的稀釋作用。

Na2H2P2O7特別對(duì)消除水泥和石灰造成的污染有很好的效果，因?yàn)橛盟饶艹a2+

，又能使鉆井液的pH值適度降低。磷酸鹽類稀釋劑的主要缺點(diǎn)是抗溫性差，超過(guò)80℃時(shí)稀釋性能急劇下降，這是由于它們?cè)诟邷叵聲?huì)轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，成為一種絮凝劑。43鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑

（11）混合金屬層狀氫氧化物

混合金屬層狀氫氧化物（MixedMetalLayeredHydroxideCompounds，簡(jiǎn)稱為MMH）由一種帶正電的晶體膠粒所組成，常稱為正電膠。其產(chǎn)品有溶膠、濃膠和膠粉等三種劑型。該處理劑對(duì)粘土水化有很強(qiáng)的抑制作用，與膨潤(rùn)土和水所形成的復(fù)合體具有獨(dú)特的流變性能。44鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的無(wú)機(jī)處理劑（11）混合金屬層狀氫氧化物我國(guó)投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的產(chǎn)品主要為：鋁鎂氫氧化物(Al-MgMMH)；制備原料：AlCl3或Al(NO3)3、MgCl2等無(wú)機(jī)鹽；制備方法：（1）穩(wěn)態(tài)共沉淀法（2）共沉淀－插入混合法。45鉆井液完井液處理劑大全第一卷無(wú)機(jī)處理劑在鉆井液中的作用機(jī)理1、離子交換吸附2、調(diào)控鉆井液的pH值3、沉淀作用4、絡(luò)合作用5、與有機(jī)處理劑生成可溶性鹽6、抑制溶解的作用46鉆井液完井液處理劑大全第一卷有機(jī)處理劑——降粘劑

降粘劑又稱為解絮凝劑（Deflocculants）和稀釋劑（Thinners）。鉆井液在使用過(guò)程中，常常由于溫度升高、鹽侵或鈣侵、固相含量增加或處理劑失效等原因，使鉆井液形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，鉆井液粘度、切力增加。若粘切過(guò)大，會(huì)造成開泵困難、鉆屑難以除去，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致各種井下復(fù)雜情況。因此，在鉆井液使用和維護(hù)過(guò)程中，經(jīng)常需要加入降粘劑，以降低體系的粘度和切力，使其具有適宜的流變性。鉆井液降粘劑的種類很多。根據(jù)其作用機(jī)理的不同，可分為兩種類型，即分散型稀釋劑和聚合物型稀釋劑。在分散型稀釋劑中主要有丹寧類和木質(zhì)素磺酸鹽類，聚合物型稀釋劑主要包括共聚型聚合物降粘劑和低分子聚合物降粘劑等。47鉆井液完井液處理劑大全第一卷單寧(Tannins)，是含于植物體內(nèi)的能將生皮鞣制成皮革的多元酚衍生物，具有酚類物質(zhì)的通性，能溶于水。栲膠（regetabletanninextract）是用以單寧為主要成分的物料提取制成的濃縮產(chǎn)品。用水浸提植物鞣料時(shí)，除產(chǎn)生單寧外，還有與單寧一起溶解于水的、但不具有鞣革能力的非單寧以及不溶物。因此，栲膠是由單寧、非單寧和不溶物組成的。（一）單寧、栲膠類稀釋劑48鉆井液完井液處理劑大全第一卷單寧酸鈉單寧的來(lái)源和性質(zhì)：?jiǎn)螌帍V泛存在于植物的根、莖、葉、皮、果殼和果實(shí)中，是一大類多元酚的衍生物，屬于弱有機(jī)酸。栲膠是用以單寧為主要成分的植物物料提取制成的濃縮產(chǎn)品，外觀為棕黃到棕褐色的固體或漿狀體，一般含單寧2060%。用天然植物提取、制備的工業(yè)用單寧具有以下性質(zhì)：?jiǎn)螌帪槿跛幔ㄓ煞恿u基引起），可溶于水。其水溶液呈酸性，味苦澀。在堿性環(huán)境中生成單寧酸鹽才能起稀釋作用。單寧酸鈉在高濃度的NaCl、CaCl2、Na2SO4等無(wú)機(jī)鹽溶液中會(huì)發(fā)生鹽析或生成沉淀。因此，單寧堿液的抗鹽、鈣能力較差；由于丹寧酸含有酯鍵，在NaOH溶液中易于水解，高溫水解加劇，降粘能力減弱。因此，丹寧堿液抗溫能力在100～120℃之間，僅用于淺井或中深井。

49鉆井液完井液處理劑大全第一卷單寧酸鈉單寧的水解產(chǎn)物在NaOH溶液中生成雙五倍子酸鈉和五倍子酸鈉，統(tǒng)稱為丹寧酸鈉或丹寧堿液，即單寧在鉆井液中的有效成分，簡(jiǎn)化符號(hào)為NaT。為了提高單寧酸鈉的使用效果，通過(guò)單寧與甲醛和亞硫酸鈉進(jìn)行磺甲基化反應(yīng)可制備磺甲基丹寧（SMT）。還可再進(jìn)一步與Na2Cr2O7發(fā)生氧化與螯合反應(yīng)制得磺甲基單寧的鉻螯合物。這兩種產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和降粘性能比單寧酸鈉有明顯提高，抗溫可達(dá)180～200℃?；羌谆嗄z（SMK）為同類產(chǎn)品?；羌谆帪樽睾稚勰?，易溶于水，水溶液呈堿性。在鉆井液中一般加0.5～1％就獲得較好的稀釋效果。其適用的pH值范圍在9～11之間?？笴a2+可達(dá)1000g/l，而抗鹽性較差，當(dāng)含鹽量超過(guò)1％時(shí)稀釋效果就明顯下降。

50鉆井液完井液處理劑大全第一卷單寧的稀釋機(jī)理

單寧酸鈉苯環(huán)上相鄰的雙酚羥基可通過(guò)配位鍵吸附在粘土顆粒斷鍵邊緣的Al3+處。而剩余的-ONa和-COONa均為水化基團(tuán)，它們又能給粘土顆粒帶來(lái)較多的負(fù)電荷和水化層，使粘土顆粒端面處的雙電層斥力和水化膜厚度增加，從而拆散和削弱了粘土顆粒間通過(guò)端-面和端-端連接而形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使粘度和切力下降。因此，單寧類降粘劑主要是通過(guò)拆散結(jié)構(gòu)而起降粘作用的。也就是說(shuō)，降低的主要是動(dòng)切力t0，而對(duì)塑性粘度mp的影響較小。若要降低mp

，應(yīng)主要通過(guò)加強(qiáng)鉆井液固相控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于降粘劑主要在粘土顆粒的端面起作用，因此用量一般較少。當(dāng)加大其用量，單寧堿液也會(huì)在一定程度上起降濾失的作用。這是由于隨著結(jié)構(gòu)的拆散和粘土顆粒雙電層斥力和水化程度的增強(qiáng)，有利于形成更為致密的泥餅。51鉆井液完井液處理劑大全第一卷（二）鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（FCLS）

木質(zhì)素磺酸鹽是木材酸法造紙殘留下來(lái)的一種廢液。通常造紙廠供應(yīng)的紙漿廢液是一種已濃縮的粘稠的棕黑色液體，其中固體含量約為35～50%，密度為1.26～l.30g／cm3。其主要成分為木質(zhì)素磺酸鈉。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（FerrochromeLignosulfonate）俗稱鐵鉻鹽，代號(hào)為FCLS。在紙漿廢液經(jīng)過(guò)發(fā)酵提取酒精后，將其濃縮至l.25～1.27g/cm3，在60～80℃溫度下加入預(yù)先配制好的硫酸亞鐵和重鉻酸鈉溶液，在充分?jǐn)嚢柘陆?jīng)氧化、絡(luò)合反應(yīng)約2h后，過(guò)濾除去CaSO4，再經(jīng)噴霧干燥而制得的產(chǎn)品。木質(zhì)素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，目前尚未完全搞清。研究表明，木質(zhì)素磺酸的主要結(jié)構(gòu)單元如右圖。木質(zhì)素磺酸結(jié)構(gòu)單元FCLS的結(jié)構(gòu)52鉆井液完井液處理劑大全第一卷鐵鉻鹽的性質(zhì)是一種黑褐色粉末狀物，分子量20000-100000。鐵鉻鹽分子中有磺酸基，F(xiàn)e3+

和Cr3+與木質(zhì)素磺酸鹽又形成了較穩(wěn)定的螯合物，所以鐵鉻鹽是一種抗鹽、抗鈣的有效降粘劑；能用于淡水、海水和飽和鹽水鉆井液中，以及各種鈣處理鉆井液中。因?yàn)榉肿又谢撬峄牧蛟又苯优c碳原子相連，F(xiàn)e3+

和Cr3+與木質(zhì)素磺酸之間有螯合作用（木質(zhì)素磺酸分子與金屬離子絡(luò)合時(shí)，一個(gè)分子同時(shí)有兩個(gè)官能團(tuán)與同一個(gè)離子絡(luò)合稱為螯合），所以鐵鉻鹽的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)，可抗150℃以上高溫。53鉆井液完井液處理劑大全第一卷由于木素磺酸分子鏈上有鰲合成五元環(huán)或六元環(huán)的多官能團(tuán)，因此Fe3+與Cr3+與其形成了穩(wěn)定性較高的螯合物?；緦儆诜请x子型的高聚物，抗鹽、鈣能力較強(qiáng)。鉻鹽的水溶性與其磺化度有關(guān)?；腔仍礁撸苄栽酱?。鐵鉻鹽具有弱酸性，加入鉆井液時(shí)會(huì)引起鉆井液的pH降低，因此需配合燒堿使用。一般情況下，應(yīng)將鐵鉻鹽鉆井液的pH值控制在9～11的范圍內(nèi)。鐵鉻鹽的性質(zhì)54鉆井液完井液處理劑大全第一卷鐵鉻鹽的稀釋機(jī)理鐵鉻鹽對(duì)鉆井液的稀釋作用包括兩個(gè)方面：一是在粘土顆粒的斷鍵邊緣上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的端—面和端—端連結(jié)，從而削弱或拆散空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，致使鉆井液的粘度和切力顯著降低；二是鐵鉻鹽分子在泥頁(yè)巖上的吸附，有抑制其水化分散的作用，可以防止泥頁(yè)巖造漿所引起的鉆井液的粘度和切力上升。55鉆井液完井液處理劑大全第一卷濃度較低時(shí)，具有稀釋作用。護(hù)膠機(jī)理是指抑制帶正電的反號(hào)離子與粘粒表面相互作用。當(dāng)其濃度較高時(shí)，就具有護(hù)膠作用，這時(shí)鉆井液的粘度保持不變。鐵鉻鹽的稀釋和護(hù)膠作用56鉆井液完井液處理劑大全第一卷鐵鉻鹽的應(yīng)用情況在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，以鐵鉻鹽為代表的木質(zhì)素磺酸鹽是國(guó)內(nèi)外使用量最大的一類降粘劑。鐵鉻鹽抗溫可達(dá)150～180℃，如果加入少量的Na2Cr2O7或K2Cr2O7可進(jìn)一步提高其熱穩(wěn)定性；抗鹽可達(dá)飽和；因抗鈣能力強(qiáng)，常用于鈣處理鉆井液，特別是石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液中。鐵鉻鹽在鉆井液中的加量一般為0.3～1.0%，加量較大時(shí)兼有降濾失作用。盡管鐵鉻鹽是一種性能優(yōu)良的降粘劑，但也存在以下缺點(diǎn)：使用時(shí)要求鉆井液的pH值保持較高，不利于井壁穩(wěn)定；有時(shí)容易引起鉆井液發(fā)泡，因此常需配合使用硬脂酸鋁、甘油聚醚等消泡劑；鐵鉻鹽含重金屬鉻離子，在制備和使用過(guò)程中均會(huì)造成一定的環(huán)境污染，對(duì)人體健康也不利。57鉆井液完井液處理劑大全第一卷FCLS處理的廢棄鉆井中含有鉻離子，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而使用無(wú)鉻磺化木素則可減少環(huán)境污染。無(wú)鉻磺化木質(zhì)素是木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)高價(jià)金屬離子絡(luò)合而成的一種稀釋劑。它的稀釋效果與FCLS近似。所采用的絡(luò)合劑可以是二價(jià)或三價(jià)的金屬離子（鉻離子除外）。無(wú)鉻磺化木質(zhì)素

無(wú)鉻磺化木素的生產(chǎn)流程圖58鉆井液完井液處理劑大全第一卷（三）聚合物降粘劑除上述分散型降粘劑外，近年來(lái)還研制出多種聚合物型降粘劑。聚合物降粘劑主要是低分子量的丙烯酰胺類或丙烯酸類聚合物，主要用于聚合物鉆井液。研制和開發(fā)聚合物型降粘劑主要出自以下原因：常規(guī)的分散型降粘劑只能有效地降低鉆井液的動(dòng)切力（即所謂結(jié)構(gòu)粘度），而不能使塑性粘度降低，因而導(dǎo)致鉆井液的動(dòng)塑比減小，同時(shí)還會(huì)使鉆井液抑制鉆屑分散的能力削弱；而聚合物型降粘劑能使動(dòng)切力、塑性粘度同時(shí)降低，與此同時(shí)還能增強(qiáng)鉆井液抑制地層造漿的能力，從而可為聚合物鉆井液真正實(shí)現(xiàn)低固相和不分散創(chuàng)造條件。59鉆井液完井液處理劑大全第一卷1.聚合物降粘劑——X40系列產(chǎn)品X-A40是低分子量聚丙烯酸鈉，其結(jié)構(gòu)式為：

X-B40是丙烯酸鈉與丙烯磺酸鈉的低分子量共聚物，其結(jié)構(gòu)式為：X-B40的重均分子量為2340。由于在其分子中引進(jìn)了—SO3Na，故X-B40的抗溫和抗鹽、鈣能力均優(yōu)于X-A40，但其成本比X-A40要高。主要產(chǎn)品為X-A40及X-B40。60鉆井液完井液處理劑大全第一卷X40系列產(chǎn)品的降粘機(jī)理主要是由其線型結(jié)構(gòu)、低分子量及強(qiáng)陰離子基團(tuán)所決定的。由于其分子量低，可通過(guò)氫鍵優(yōu)先吸附在粘土顆粒上，從而頂替掉原已吸附在粘土顆粒上的高分子聚合物，從而拆散了由高聚物與粘土顆粒之間形成的“橋接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)”；低分子量的降粘劑可與高分子主體聚合物發(fā)生分子間的交聯(lián)作用，阻礙聚合物與粘土之間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形成，從而達(dá)到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度過(guò)大，分子量過(guò)高，反而會(huì)使粘度、切力增加。61鉆井液完井液處理劑大全第一卷2.聚合物降粘劑——XY27XY-27是分子量約為2000的兩性離子聚合物稀釋劑，在其分子鏈中同時(shí)含有陽(yáng)離子基團(tuán)、陰離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)，屬于乙烯基單體多元共聚物。其主要特點(diǎn)是，既是降粘劑又是頁(yè)巖抑制劑。與分散型降粘劑相比，它只需很少的加量（通常為0.1～0.3%）就能取得更好的降粘效果。常與兩性離子包被劑FA-367及兩性離子降濾失劑JT-888等配合使用，構(gòu)成目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的兩性離子聚合物鉆井液體系。在其它鉆井液體系，包括分散鉆井液體系中也能有效地降粘。還兼有一定的降濾失作用，能同其它類型處理劑互相兼容?？梢耘浜鲜褂没腔癁r青或磺化酚醛樹脂類等處理劑，改善泥餅質(zhì)量，提高封堵效果和抗溫能力。62鉆井液完井液處理劑大全第一卷XY27的降粘機(jī)理由于分子鏈中引入了陽(yáng)離子基團(tuán)，能與粘土發(fā)生離子型吸附，又由于是線性低分子量聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在粘土顆粒上。而且XY-27的特有結(jié)構(gòu)使它與高聚物之間的交聯(lián)或絡(luò)合機(jī)會(huì)增加，從而使其比陰離子聚合物降粘劑有更好的降粘效果。兩性離子降粘劑還具有一定的抑制頁(yè)巖水化的作用，這是因?yàn)榉肿渔溨械挠袡C(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)吸附于粘土表面之后，可中和粘土表面的一部分負(fù)電荷，削弱了粘土的水化作用。盡管其分子量較低，仍能對(duì)粘土顆粒進(jìn)行包被，不減弱體系抑制性。試驗(yàn)表明，在含有FA-367的膨潤(rùn)土漿中，只需加入少量XY-27，鉆井液的粘度、切力就急劇下降，且濾失量降低，泥餅變得致密。63鉆井液完井液處理劑大全第一卷3.磺化苯乙烯—馬來(lái)酸酐共聚物代號(hào)為SSMA（SulfonatedStyrene-MaleicAnhydrideCopolymer），由苯乙烯、馬來(lái)酸酐、磺化試劑、溶劑（甲苯）、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑（硫醇）通過(guò)共聚、磺化和水解后制得。分子量為1000～5000，抗溫可達(dá)260℃以上，抗鹽可達(dá)飽和鹽水。是一種性能優(yōu)良的抗高溫稀釋劑，國(guó)外已在高溫深井中廣泛使用。但該產(chǎn)品成本較高。SSMA的結(jié)構(gòu)式64鉆井液完井液處理劑大全第一卷降濾失劑降濾失劑又稱為濾失控制劑、降失水劑。在鉆井過(guò)程中，鉆井液的濾液侵入地層會(huì)引起泥頁(yè)巖水化膨脹，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定和各種井下復(fù)雜情況，鉆遇產(chǎn)層時(shí)還會(huì)造成油氣層損害。加入降失水劑的目的，就是要通過(guò)在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾餅，盡可能降低鉆井液的濾失量。降濾失劑是鉆井液處理劑的重要?jiǎng)┓N，主要分為纖維素類、腐植酸類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類等。65鉆井液完井液處理劑大全第一卷（一）纖維素類降濾失劑

纖維素是由許多環(huán)式葡萄糖單元構(gòu)成的長(zhǎng)鏈狀高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式可表示如下：

式中，n為纖維素的聚合度。由纖維素為原料可以制得一系列鉆井液降濾失劑。目前使用最多的是鈉羧甲基纖維素（SodiumCarboxymethylCellulose），簡(jiǎn)稱CMC。66鉆井液完井液處理劑大全第一卷鈉羧甲基纖維素Na-CMC生產(chǎn)工藝流程以精制棉、乙醇、燒堿為原料，經(jīng)謎化反應(yīng)制得。

鈉羧甲基纖維素（Na-CMC）為白色纖維狀粉末，溶于水后形成膠狀液。是國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種性能良好的降濾失劑，適用于各種類型的水基鉆井液。一般可抗溫130～150℃，若加入抗氧劑可將其抗溫能力有所提高。67鉆井液完井液處理劑大全第一卷鈉羧甲基纖維素Na-CMC的性能（1）聚合度（n）天然纖維素的聚合度約為10000左右，降解后有200-600左右，仍屬長(zhǎng)鏈高分子化合物。聚合度是決定Na-CMC粘度的主要因素。在定溫下，同濃度的Na-CMC溶液，其粘度隨聚合度的增大而增大。一般把Na-CMC分為高、中、低粘度三種產(chǎn)品。（2）取代度（α

）

取代度又稱醚化度，即纖維素葡萄糖鏈節(jié)上羥基經(jīng)醚化后被—CH2COONa取代的程度。

取代度是決定Na-CMC水溶性的主要因素。取代度與水溶性的關(guān)系是：α

<0.3不溶于水α≈0.4-0.5難溶于水α

>0.5易溶于水68鉆井液完井液處理劑大全第一卷鈉羧甲基纖維素Na-CMC的性能（3）吸附性能Na-CMC的分子鏈中有大量羥基和甙鍵存在，能與粘粒表面的氧（O-）和羥基（OH）發(fā)生氫鍵吸附；而-CH2COONa使粘粒表面形成溶劑水化膜，起穩(wěn)定粘粒、降低濾失量的作用。（4）溶解性能Na-CMC能很好地溶于水中，其溶解度隨溫度的升高而增大。CMC的堿金屬鹽都易溶于水，CMC的高價(jià)金屬鹽（Al3+、Fe3+等）難溶于水，CMC的堿土金屬鹽（Ca2+、Mg2+等）溶解度較大，因此Na-CMC的抗鹽、抗鈣能力強(qiáng)，適合于配制鹽水鉆井液和鈣處理鉆井液。（5）熱穩(wěn)定性

Na-CMC在180℃的溫度下會(huì)因開始降解以致不能使用。這主要是由于葡萄鏈節(jié)上甙鍵結(jié)構(gòu)開始斷裂，使Na-CMC的聚合度下降，喪失熱穩(wěn)定性。69鉆井液完井液處理劑大全第一卷Na-CMC水溶液粘度的影響因素Na-CMC水溶液的粘度隨聚合度增加而增大，也隨加量增大而增加。其原因是它其高分子鏈因吸水由溶脹到溶解，鏈由卷曲而伸展，并吸附大量自由水，因而粘度上升。Na-CMC的粘度還受溫度、溶液pH值、電解質(zhì)的影響。Na-CMC的粘度與溫度的關(guān)系三個(gè)Na-CMC樣品在不同pH值時(shí)的粘度電解質(zhì)對(duì)Na-CMC粘度（1%）的影響70鉆井液完井液處理劑大全第一卷鈉羧甲基纖維素Na-CMC的改性Na-CMC的熱穩(wěn)定性較差，在深井高溫條件下使用受到限制。為了提高其熱穩(wěn)定性,可通過(guò)以下途徑進(jìn)行改性：（1）提高Na-CMC的聚合度高粘度Na-CMC的平均聚合度為500左右。前蘇聯(lián)研制的高粘度的Na-CMC平均聚合度達(dá)600，曾用于7000m的深井中，抗井溫160-180℃。（2）加入水溶性硅酸鹽，形成有機(jī)硅化合物

在生產(chǎn)Na-CMC的堿化階段，可加入少量的硅酸鈉，生成Na-CMC硅酸鹽，可提高熱穩(wěn)定性，見(jiàn)下表。（3）加入抗氧化劑適合于Na-CMC改性的有：結(jié)晶酚、苯二酚、鄰苯二酚酚醛樹脂、酚木素樹脂硫化鈉等。按CMC量加入Na2SiO3(%)按—CH2COOH的取代度平均聚合度084.7521184.65611.583.7608284.26042.581.4612384.2614484.6608583.461271鉆井液完井液處理劑大全第一卷CMC的改性

國(guó)內(nèi)外在提高CMC的抗溫、抗鹽能力方面開展了以下研究工作：在CMC的生產(chǎn)或使用過(guò)程中摻入某些抗氧劑。例如常用的有機(jī)抗氧劑有乙醇胺、苯胺、己二胺等，無(wú)機(jī)抗氧劑有硫化鈉、亞硫酸鈉、硼砂、水溶性硅酸鹽和硫磺等。這些抗氧劑復(fù)配使用可以將CMC的抗溫性提高20～30℃。也可在CMC分子中引入某些基團(tuán)。例如，CMC與丙烯腈反應(yīng)引入氰乙基后，再加入NaHSO3引入磺酸基，所得產(chǎn)品的抗溫、抗鹽能力有明顯提高。使用甲醛使CMC適度交聯(lián)以提高其抗溫性等。72鉆井液完井液處理劑大全第一卷鈉羧甲基纖維素（CMC）的

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)

鈉羧甲基纖維素的結(jié)構(gòu)式為：

決定CMC性質(zhì)和用途的因素主要有兩個(gè)：一是聚合度n，二是取代度a。

在由纖維素制成鈉羧甲基纖維素過(guò)程中，—CH2COONa（鈉羧甲基）通過(guò)醚鍵連接到纖維素的葡萄糖單元。在纖維素分子每一葡萄糖單元上的3個(gè)羥基中，羥基上的氫被取代而生成醚的個(gè)數(shù)稱作取代度。

聚合度是指組成鈉羧甲基纖維素分子的環(huán)式葡萄糖的鏈節(jié)數(shù)。同一種CMC產(chǎn)品的各個(gè)分子鏈并不是等長(zhǎng)的，所以實(shí)測(cè)的聚合度為平均聚合度。一般棉纖維的平均聚合度約為1800～2000。在制備過(guò)程中纖維素分子發(fā)生降解，聚合度要降低3～10倍，致使一般CMC產(chǎn)品的聚合度在200～600范圍內(nèi)，但仍屬長(zhǎng)鏈狀大分子。73鉆井液完井液處理劑大全第一卷CMC的三個(gè)粘度級(jí)別

鈉羧甲基纖維素的聚合度是決定其分子量和水溶液粘度的主要因素。不同聚合度的CMC水溶液的粘度有很大差別。聚合度越高，其水溶液的粘度越大。工業(yè)上常根據(jù)其水溶液粘度大小，將CMC分為三個(gè)等級(jí)：高粘CMC：在25℃時(shí)，1％水溶液的粘度為400～500mPas。一般用作低固相鉆井液的懸浮劑、封堵劑及增稠劑。其取代度約為0.6～0.65，聚合度大于700。中粘CMC：在25℃時(shí)，2％水溶液粘度為50～270mPas。用于一般鉆井液，既起降濾失作用，又可提高鉆井液的粘度。其取代度約為0.8～0.85，聚合度為600左右。低粘CMC：在25℃時(shí)，2％水溶液粘度小于50mPas。主要用作加重鉆井液的降濾失劑，以免引起粘度過(guò)大。其取代度約為0.8～0.9，聚合度為500左右。74鉆井液完井液處理劑大全第一卷CMC的取代度取代度是決定鈉羧甲基纖維素的水溶性、抗鹽和抗鈣能力的主要因素。從原理上說(shuō)，葡萄糖環(huán)鏈節(jié)上的三個(gè)羥基都可以醚化，但以第一羥基的反應(yīng)活性最強(qiáng)。取代度一般用被醚化的羥基數(shù)表示，最大值為3。如果兩個(gè)鏈節(jié)上只有一個(gè)羥基被醚化了，則取代度為0.5。取代度小于0.3時(shí)不溶于水，小于0.5時(shí)難溶于水，在0.5以上時(shí)水溶性隨取代度增加而增大。通常用作鉆井液處理劑的CMC的取代度在0.65～0.85之間。鈉羧甲基纖維素分子中羧鈉基（—COONa）上的Na+

在水溶液中易電離，生成長(zhǎng)鏈狀的多價(jià)陰離子，故屬于陰離子型聚電解質(zhì)。聚電解質(zhì)水溶液的許多性質(zhì)與其分子在溶液中的形態(tài)有關(guān)，容易受到pH值、無(wú)機(jī)鹽和溫度等因素的影響。75鉆井液完井液處理劑大全第一卷CMC的降濾失機(jī)理

存在兩類基團(tuán)：CMC在鉆井液中電離生成長(zhǎng)鏈的多價(jià)陰離子。其分子鏈上的羥基和醚氧基為吸附基團(tuán)，而羧鈉基為水化基團(tuán)。

增強(qiáng)粘土顆粒聚結(jié)穩(wěn)定性：羥基和醚氧基通過(guò)與粘土顆粒表面上的氧形成氫鍵或與粘土顆粒斷鍵邊緣上的Al3+之間形成配位鍵使CMC能吸附在粘土上；而多個(gè)羧鈉基通過(guò)水化使粘土顆粒表面水化膜變厚，粘土顆粒表面ζ電位升高，從而阻止粘土顆粒之間因碰撞而聚結(jié)成大顆粒（護(hù)膠作用），并且多個(gè)粘土細(xì)顆粒會(huì)同時(shí)吸附在CMC的一條分子鏈上，形成布滿整個(gè)體系的混合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高其聚結(jié)穩(wěn)定性，有利于保持鉆井液中細(xì)顆粒的含量，形成致密的濾餅，降低濾失量。

水化層堵孔作用：具有高粘度和彈性的吸附水化層對(duì)泥餅的堵孔作用和CMC溶液的高粘度也可起降濾失的作用。

提高濾液的粘度：Na-CMC是一種水溶性高聚物，水溶液的粘度隨加入量的增大而增加。CMC在粘土顆粒上的吸附方式76鉆井液完井液處理劑大全第一卷CMC的降濾失機(jī)理在7%的膨潤(rùn)土鉆井液中加入不同量的Na-CMC后其性能變化：Na-CMC對(duì)7%膨潤(rùn)土鉆井液性能的影響△塑性粘度；▲動(dòng)切力；●濾失量77鉆井液完井液處理劑大全第一卷聚陰離子纖維素除CMC外，還有一些其它類型的纖維素類降濾失劑。如國(guó)外產(chǎn)品Drispac（Pac）是一種高分子量的聚陰離子纖維素，容易分散在所有的水基鉆井液中，從淡水直至飽和鹽水鉆井液均可適用。在低固相聚合物鉆井液中，Drispac能夠顯著地降低濾失量并減薄泥餅厚度，并對(duì)頁(yè)巖水化具有較強(qiáng)的抑制作用。與CMC相比，Drispac的抗溫性能和抗鹽、鈣性能都有明顯提高。據(jù)報(bào)道，使用溫度已達(dá)204℃。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也研制和生產(chǎn)了聚陰離子纖維素，其抗鹽、抗鈣性能和增粘、降濾失能力均比CMC有所增強(qiáng)。78鉆井液完井液處理劑大全第一卷（二）腐植酸類降濾失劑腐植酸的來(lái)源及基本組成：腐植酸主要來(lái)源于褐煤。褐煤是煤的一種，其煤化程度高于泥炭而低于煙煤，密度為0.81.3g/cm3。褐煤中含有2080%的腐植酸。腐植酸是一種復(fù)雜的、分子量不均一的羥基苯羧酸的混合物。難溶于水，但易溶于堿溶液。它溶于NaOH溶液生成的腐植酸鈉是作為鉆井液降濾失劑的有效成分。根據(jù)腐植酸在一些溶劑中的溶解度及其顏色，一般將其分為黃腐植酸（或富里酸）、棕腐植酸（或草木樨酸）和黑腐植酸（或胡敏酸）。組成腐植酸的元素有C（5565%）、H（5.56.5%）、O（2535%）、N（34%）及少量的S和P。目前對(duì)其結(jié)構(gòu)尚未搞清，但可確定腐植酸中含有多種含氧官能團(tuán)，它們對(duì)腐植酸的性質(zhì)和應(yīng)用有很大關(guān)系。主要的官能團(tuán)有羧基、酚羥基、醇羥基、醌基、甲氧基和羰基等。由于含有較多可與粘土吸附的官能團(tuán)，特別是鄰位雙酚羥基，同時(shí)又含有水化作用較強(qiáng)的羧鈉基等水化基團(tuán)，使腐植酸鈉不但具有很好的降濾失作用，還兼有降粘作用。79鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸類降濾失劑主要是以含有腐植酸的泥炭、褐煤、風(fēng)化煤為原料，根據(jù)它們的種類和性質(zhì)（主要是腐植酸含量有差別），采用不同生產(chǎn)方法制得的產(chǎn)品。三種原料的化學(xué)組成及分離方法均各不相同。腐植酸類處理劑生產(chǎn)原料80鉆井液完井液處理劑大全第一卷

1.泥炭

泥炭又稱草炭、泥煤，礦物質(zhì)不超過(guò)50%。根據(jù)形成的條件及植物群落的特性，泥炭可分成三種類型：

低位泥炭：礦物質(zhì)含量較高，腐植酸含量一般為20-40%

中位泥炭：腐植酸含量為15-25%

高位泥炭：礦物質(zhì)含量較低，腐植酸含量低原料性質(zhì)81鉆井液完井液處理劑大全第一卷使用溶劑抽提法可使泥炭的各組分分離，其分離流程如下：泥炭各組分分離方法82鉆井液完井液處理劑大全第一卷

2.褐煤

褐煤是成煤過(guò)程的第二階段產(chǎn)物，與泥炭的區(qū)別是：褐煤中已無(wú)未被分解的植物殘?bào)w，水分減少，碳含量增加，不含糖類，褐煤含腐植酸1-85%。

根據(jù)煤化程度的深淺，褐煤可分為土狀煤、致密煤和亮褐煤三類。各種類型的褐煤，其特征上是有差異的（如腐植酸含量的高低）。原料性質(zhì)83鉆井液完井液處理劑大全第一卷褐煤的化學(xué)組成比較復(fù)雜，采用抽提法分離的流程如下：褐煤各組分分離方法84鉆井液完井液處理劑大全第一卷

3.風(fēng)化煤

風(fēng)化煤即露頭煤，是由接近于地表層的褐煤、煙煤、無(wú)煙煤經(jīng)過(guò)空氣和水長(zhǎng)時(shí)間的滲透風(fēng)化形成的產(chǎn)物，風(fēng)化煤中的腐植酸含量一般在5-60%。

風(fēng)化煤中的腐植酸有的呈游離狀態(tài)存在，有的與溶在水中的鈣鹽、鎂鹽等相結(jié)合。這種與腐植酸結(jié)合的鈣、鎂含量的多少，對(duì)生產(chǎn)腐植酸處理劑采取何種工藝有很大影響。原料性質(zhì)85鉆井液完井液處理劑大全第一卷泥炭、褐煤中去掉礦物質(zhì)和瀝青，被堿抽提出的組分稱為腐植酸。腐植酸不是單一的化合物，而是復(fù)雜的高分子羥基羧酸混合物，由幾個(gè)相似的族類組成，分子大小不同，結(jié)構(gòu)組成也不完全一致，因此，可以看作是一種高分子的非均一縮聚物。各種腐植酸的粒子直徑大約在0.001-0.1μm之間，屬于膠體粒子大小的范圍，說(shuō)明腐植酸呈現(xiàn)了膠體的性質(zhì)。腐植酸組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)86鉆井液完井液處理劑大全第一卷

腐植酸含有多種官能團(tuán)，這些官能團(tuán)對(duì)腐植酸的性質(zhì)和使用都有很大的關(guān)系。其中主要的有羧基、酚羥基、醇羥基、醌基、甲氧基、羰基等。

腐植酸含有的官能團(tuán)87鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前尚未完全搞清。

腐植酸的分子結(jié)構(gòu)

腐植酸分子的大致結(jié)構(gòu)（a）為大致結(jié)構(gòu)（b）最基本結(jié)構(gòu)單元88鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸鹽的溶解性

腐植酸鹽在水中的溶解度隨金屬鹽的原子價(jià)數(shù)增高而降低。

可以看出，腐植酸的一價(jià)金屬鹽易溶于水，二價(jià)鹽難溶于水，而三價(jià)鹽基本上不溶于水。腐植酸鹽溶解度（%）腐植酸的鈉、鉀、鋰、銨鹽100腐植酸鎂45.5腐植酸鈣21.1腐植酸鋇9.7腐植酸的鐵、鋁鹽089鉆井液完井液處理劑大全第一卷1.煤堿劑（腐植酸鈉）——代號(hào)NaC腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝

本法的生產(chǎn)工藝是，采用堿抽提法生產(chǎn)腐植酸鈉鹽。工藝原理是基于，腐植酸能與堿起中和反應(yīng)生成可溶于水的腐植酸鈉而與不溶殘?jiān)蛛x。生產(chǎn)NaC的反應(yīng)原理如下：90鉆井液完井液處理劑大全第一卷1.煤堿劑（腐植酸鈉）——代號(hào)NaC腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝

對(duì)于含腐植酸鈣、腐植酸鎂較高的原料，可利用Na2CO3與原料中的腐植酸鈣鹽或鎂鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成可溶于水的腐植酸鈉。

NaC作降濾失劑使用時(shí)可提高其濃度，若兼作稀釋劑使用可將NaC的濃度降低。91鉆井液完井液處理劑大全第一卷2.鉻褐煤（鉻腐植酸）腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝

重鉻酸鈉（鉀）和褐煤的混合物（其中腐植酸與重鉻酸鹽的質(zhì)量比為3﹕1或4﹕1）在80℃以上反應(yīng)生成腐植酸的鉻螯合物——鉻褐煤。

鉻腐植酸是其有效成分，它在水中有較大的溶解度。92鉆井液完井液處理劑大全第一卷3.硝基腐植酸鈉腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝硝基腐植酸鈉可用3mol左右的稀硝酸與褐煤在40-60℃以下。反應(yīng)制成，配比為腐植酸﹕硝酸=1﹕2。反應(yīng)包括氧化和硝化，均為放熱反應(yīng)。反應(yīng)使平均分子量降低，羧基增多，并引入了硝基。硝基腐植酸與燒堿作用便得到其鈉鹽。

生產(chǎn)工藝流程93鉆井液完井液處理劑大全第一卷4.磺甲基褐煤——代號(hào)SMC腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝（1）用堿抽提法制取腐植酸鈉；（2）制取磺甲基化劑：即羥甲基磺酸鈉，它是由甲醛與堿金屬的亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉反應(yīng)而得。（3）磺甲基化反應(yīng)：由于羥甲基磺酸鈉分子中的-OH十分活潑，在一定條件下，它能與腐植酸苯環(huán)上的氫縮合而將磺甲基引在苯環(huán)上。94鉆井液完井液處理劑大全第一卷5.腐植酸鐵腐植酸類處理劑生產(chǎn)工藝

是以褐煤為原料，采用堿抽提法制取腐植酸鈉

腐植酸鈉再與硫酸亞鐵反應(yīng)生成腐植酸鐵95鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸類處理劑降濾失作用原理

腐植酸鹽類是一種含有多官能團(tuán)的陰離子型大分子。吸附基團(tuán)（-OH，OCH3，=CO）能與粘粒上的-O、-OH進(jìn)行氫鍵吸附，吸附于粘土顆粒表面上。通過(guò)其水化基團(tuán)：羧鈉基（R-COONa）、酚鈉基（R-ONa），磺酸鈉基（R-CH2-SO3Na），使粘土顆粒表面上形成吸附溶劑化水膜，同時(shí)提高了粘粒的ζ電位，增加了粘土顆粒相互聚結(jié)的機(jī)械阻力和靜電斥力，而且提高了聚結(jié)穩(wěn)定性，使多級(jí)分散的鉆井液易于保持和增加細(xì)粘土顆粒的含量，有利于形成致密泥餅，降低濾失量。向腐植酸鹽處理的鉆井液內(nèi)加入適量的Ca2+（Ca2+<300ppm）,能生成部分細(xì)顆粒膠狀腐植酸鈣沉淀，使泥餅變薄而韌，濾失量降低。故褐煤-氯化鈣鉆井液、褐煤-石膏鉆井液有抑制粘土水化膨脹，防止泥頁(yè)巖井壁坍塌的作用。高濃度腐植酸使泥漿濾液的粘度增大，也有利于降低濾失量。96鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸分子中含有一定數(shù)量鄰位雙酚羥基、酚羥基、醇羥基等基團(tuán)，它們與粘粒端面上的Al3+具有成環(huán)的鰲合作用。并通過(guò)水化基團(tuán)增強(qiáng)粘粒端面處水化膜的厚度，提高ζ電位，阻止粘粒網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形成，使靜切力降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，如右圖所示。

NaC加量對(duì)鉆井液性能的影響1.濾失量；2.粘度；3.靜切力腐植酸類處理劑稀釋作用原理97鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸與粘土礦物之間的反應(yīng)機(jī)理（1）陰離子交換反應(yīng)在粘粒表面上，由于鐵原子（或鋁原子）的作用，容易與腐植酸結(jié)合形成多羥基絡(luò)合物。在鐵和鋁的氫氧化物上帶有正電荷，至少在pH低于8時(shí)，有機(jī)化合物能以庫(kù)侖引力與這些電荷體相結(jié)合，但這種吸附容易因氯化物或硝酸鹽的交換而脫附下來(lái)；當(dāng)pH值提高到8～9時(shí)，氫氧化物的正電荷得到中和，故有機(jī)陰離子能被置換。（2）配位體交換反應(yīng)當(dāng)陰離子滲入氫氧化物表面上的鐵原子（或鋁原子）的配位層面，可與其羥基層相結(jié)合。（3）氫鍵粘粒表面能通過(guò)其氧和羥基與腐植酸的官能團(tuán)之間的氫鍵來(lái)吸附有機(jī)化合物，氫鍵有很高的鍵能。98鉆井液完井液處理劑大全第一卷1.煤堿劑各種腐植酸類處理劑的特性由于腐植酸分子的基本骨架是碳—碳鍵和碳環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，NaC的熱穩(wěn)定性相對(duì)好。NaC遇大量鈣侵時(shí)，生成微溶性的粗顆粒腐植酸鈣沉淀而失效，此時(shí)應(yīng)配合純堿除鈣。但加入適量Ca2+有助于降低濾失量，可用于配制鈣處理鉆井液。NaC的抗鹽能力極差，鹽侵量大于2%時(shí)，濾失量增大，泥餅疏松并增厚，鉆井液性能變壞。99鉆井液完井液處理劑大全第一卷各種腐植酸類處理劑的特性2.鉻腐植酸它既有降濾失作用，又有稀釋作用，特別是它和鐵鉻鹽配合使用時(shí)有良好的協(xié)同作用。由鐵鉻鹽—鉻腐植酸和表面活性劑組成的鉆井液曾在6280m的高溫深井和易塌地層中使用，具有很高的熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)抑制性。3.硝基腐植酸鈉其突出特點(diǎn)是，抗鹽能力大大增強(qiáng)。鉆井液經(jīng)硝基腐植酸鈉處理，加入20-30%NaCl后仍能有效地控制濾失量和粘度。具有良好的乳化作用和較高的熱穩(wěn)定性、抗鈣能力也較強(qiáng)。100鉆井液完井液處理劑大全第一卷各種腐植酸類處理劑的特性4.磺甲基褐煤（SMC）主要特點(diǎn)是：熱穩(wěn)定性高。在200-220℃的高溫下，能有效地控制淡水鉆井液的濾失量和粘度。其缺點(diǎn)是：高溫下抗鹽能力較差，遭大量鹽侵時(shí)需配合其它處理劑使用。5.腐植酸鐵既有降濾失作用又有稀釋作用，處理鉆井液的效果同腐植酸鈉。101鉆井液完井液處理劑大全第一卷腐植酸的主要性質(zhì)腐植酸雖難溶于水，但由于含有羧基和酚羥基，其水溶液仍呈酸性。褐煤與燒堿的反應(yīng)生成的腐植酸鈉易溶于水。腐植酸鈉是該類處理劑的有效成分。由于腐植酸分子的基本骨架是碳鏈和碳環(huán)結(jié)構(gòu)，因此其熱穩(wěn)定性很強(qiáng)。據(jù)報(bào)道，它在232℃的高溫下仍能有效地控制淡水鉆井液的濾失量。用褐煤堿液配制的鉆井液在遇到大量鈣侵時(shí)，腐植酸鈉會(huì)與Ca2+生成難溶的腐植酸鈣沉淀而失效，此時(shí)應(yīng)配合純堿除鈣。若用Hm

表示腐植酸根，則反應(yīng)式為：

Ca2++Hm=Ca(Hm)2↓但如果是在用大量褐煤堿液處理的鉆井液中加入適量的Ca2+，所生成的較少量的腐植酸鈣膠狀沉淀可使泥餅變得薄而韌，濾失量也相應(yīng)地降低。因此，褐煤-石膏鉆井液和褐煤-氯化鈣鉆井液都具有抑制粘土水化膨脹，防止泥頁(yè)巖井壁坍塌的作用。102鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的腐植酸類降濾失劑（1）褐煤堿液

褐煤堿液又稱為煤堿劑，由經(jīng)過(guò)加工的褐煤粉加適量燒堿和水配制而成，是利用天然原料配制的一種低成本的降濾失劑。主要有效成分為腐植酸鈉。除了起降濾失作用外，還兼作降粘劑。當(dāng)主要用作降失水劑使用時(shí)，濃度可配制得高一些。當(dāng)用作降粘劑時(shí)，濃度可適當(dāng)?shù)托，F(xiàn)場(chǎng)常用的配方為：褐煤:燒堿:水＝15:（1～3）:（50～200）。褐煤堿液降濾失量的機(jī)理是：含有多種官能團(tuán)的陰離子型大分子腐植酸鈉吸附在粘土顆粒表面形成吸附水化層，同時(shí)提高粘土顆粒的ζ電位，因而增大顆粒聚結(jié)的機(jī)械阻力和靜電斥力，提高鉆井液的聚結(jié)穩(wěn)定性，所以能形成致密的泥餅。粘土顆粒上的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥餅更加致密。（2）硝基腐植酸鈉

用稀HNO3與褐煤在40～60℃進(jìn)行氧化和硝化反應(yīng)，可制得硝基腐植酸，再用燒堿中和可制得硝基腐植酸鈉。制備時(shí)，兩者的配比為腐植酸:HNO3=1:2。該反應(yīng)使腐植酸的平均分子量降低，羧基增多，并將硝基引入分子中。具有良好的降濾失和降粘作用。突出特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性高，抗溫可達(dá)200℃以上；抗鹽能力比褐煤堿液明顯增強(qiáng)，在含鹽20～30%的情況下仍能有效地控制濾失量的粘度。其抗鈣能力也較強(qiáng)，可用于配制不同pH值的石灰鉆井液。103鉆井液完井液處理劑大全第一卷常用的腐植酸類降濾失劑（3）鉻腐植酸鉻腐植酸是褐煤與Na2Cr2O7（或K2Cr2O7）反應(yīng)后的生成物，反應(yīng)時(shí)褐煤與Na2Cr2O7的重量比為3:1或4:1。在80℃以上的溫度下，分別發(fā)生氧化和螯合兩步反應(yīng)。氧化使腐植酸的親水性增強(qiáng)，同時(shí)Cr2O72

被還原成Cr3+；然后再與氧化腐植酸或腐植酸進(jìn)行螯合。鉻腐植酸在水中有較大的溶解度，其抗鹽、抗鈣能力也比腐植酸鈉強(qiáng)。鉻腐植酸也可在井下高溫條件下通過(guò)在煤堿劑處理的鉆井液中加重鉻酸鈉轉(zhuǎn)化而得。它既有降濾失作用，又有降粘作用。（4）磺甲基褐煤褐煤與甲醛、Na2SO3（或NaHSO3）在pH為9～11的條件下進(jìn)行磺甲基化反應(yīng)，可制得磺甲基褐煤，其代號(hào)為SMC。由于引入了磺甲基水化基團(tuán)，磺甲基褐煤的降濾失效果進(jìn)一步增強(qiáng)。其主要特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在200～230℃的高溫下能有效地控制淡水鉆井液的濾失量和粘度。其缺點(diǎn)是抗鹽效果較差，在200℃單獨(dú)使用時(shí)?？果}不超過(guò)3％。但與磺甲基酚醛樹脂配合處理時(shí)，抗鹽能力大大提高。（5）其它在腐植酸類處理劑中，還有防塌效果較好的K21，其中含有約55%的硝基腐植酸鉀，腐植酸鉀也可應(yīng)用于防塌鉆井液體系。此外，由腐植酸與液氮反應(yīng)制得的腐植酸酰胺可用作油包水乳化鉆井液的輔助乳化劑。104鉆井液完井液處理劑大全第一卷（三）丙烯酸類聚合物降濾失劑

丙烯酸類聚合物降濾失劑是低固相聚合物鉆井液的主要處理劑類型之一。制備這類聚合物的主要原料有丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯磺酸等。根據(jù)所引入官能團(tuán)、分子量、水解度和所生成鹽類的不同，可合成一系列鉆井液處理劑。其中較常用的降濾失劑有水解聚丙烯腈及其鹽類、PAC系列產(chǎn)品和丙烯酸鹽SK系列產(chǎn)品。105鉆井液完井液處理劑大全第一卷1.水解聚丙烯腈(HPAN)聚丙烯腈是制造腈綸（人造羊毛）的合成纖維材料，目前用于鉆井液的大都是腈綸廢絲經(jīng)堿水解后的產(chǎn)物。外觀為白色粉末，密度1.14～l.15g/cm3，代號(hào)為HPAN。聚丙烯腈是一種由丙烯腈（CH2＝CHCN）合成的高分子聚合物。其結(jié)構(gòu)式為：

式中，n為平均聚合度，大約為230～3800，一般產(chǎn)品的平均分子量為12.5萬(wàn)～20萬(wàn)。聚丙烯腈不溶于水，不能直接用于處理鉆