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聚合物钻井液Polymer Drilling Fluids 本课程主要内容 一、钻井液及处理剂发展情况 二、分散性钻井液及其处理剂 三、聚合物钻井液及其处理剂 四、抗温抗盐处理剂简介 引 言 钻井液性能的微观本质是什么？ 水基钻井液组成：水+土+化学处理剂 本 质：分散相（粘土）的分散状态决定钻井液性能。 量的体现：土含量加上分散状态数值大小。 引言 然而，分散状态由粘土粒子表面状态决定。 一、钻井液及处理剂的发展 现代钻井技术对钻井液的要求： 辅助钻井提高钻井速度。 保证钻井井下安全，防止钻井过程中各种复 杂问题发生，如井塌、卡钻、井喷、井漏等。 保护油气层，提高油气井产量。 钻井液及其处理剂正是在不断满足钻井工程要求的基础上发展起来的。 钻井液应用规律和效能评价 评价的原则：满足优质、安全、低成本钻井、完井和环保要求。 a.是否有利于井壁岩石稳定 b.是否有利于钻井液性能稳定 c.是否有利于保护油气储层 d.是否有利于提高钻井速度 f.是否有利于环境保护 正确地掌握钻井液应用规律和采用准确的方法评价钻井液效能，对于建立钻井液体系和指导应用至关重要。 1、钻井液工艺的发展 （1）初步形成时期 —— 1888?1928年； （2）快速发展时期 —— 1928?1948年； （3）高速发展时期 —— 1948?1965年； （4）科学化时期 —— 1965年?现在。 （1）初步发展时期—自然造浆阶段 主要解决问题： 携带钻屑 控制地层压力 典型技术： 水+钻屑+地面土 使用重晶石、铁矿粉（1920年) （2）快速发展时期—细分散泥浆阶段 主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定 典型技术： 性能测定仪器研制出来 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤 （3）高速发展阶段—粗分散泥浆阶段 主要解决问题： 石膏、盐污染 温度影响 典型技术： 各种盐水、钙处理泥浆 油基泥浆 处理剂品种16大类 （4）聚合物不分散钻井液阶段 主要解决问题： 快速钻井 保护油气层 典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液 2、我国钻井液技术突出发展的几个阶段 （1）钙处理钻井液阶段（60年代-70年代） 特点： 利用：无机盐CaO、NaCl提高井壁稳定性； 利用：FCLS、NaC、CMC及一些表面活性剂维持钻井液性能的稳定。 （2）三磺钻井液阶段（70年代后期） 主要用在深井。 三磺处理剂：SMP、SMC、SMK（老三磺），有效地降低钻井液高温高压失水，进而提高井壁稳定性。 用这类处理剂成功钻成我国最深的两口井：关基井（7175米）、女基井（6011米）。 ——有人称这是我国钻井液技术的第一大进步。 （3）聚磺钻井液阶段（70年代末-80年代） 聚磺钻井液：聚合物钻井液+三磺钻井液。 即：在三磺水基钻井液基础上引入阴离子型丙烯酰胺类聚合物抑制剂。 ——有人称这是我国钻井液技术的第二大进步。 （4）阳离子、两性离子聚合物钻井液阶段（80年代末-90年代） 阳离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离子基团：（-N+-） 如：阳离子聚丙烯酰胺、羟丙基三甲基氯化胺。 两性离子聚合物钻井液：聚合物分子结构上引入阳离子和阴离子两种基团。如FA-367、XY-27等。 ——有人称这是我国钻井液技术的第三大进步。 3、钻井液及处理剂发展趋势 钻井液在发展过程中必须解决两个不能回避的问题： （1）“聚”与“分”的矛盾 对于所钻井的地层，为了快速、安全钻进，究竟是聚结为主或是分散为主始终贯穿在钻井液技术实施过程中，从而得到不同的技术方案、思路，相应地，采用不同的处理剂系列。 （2）“专”与“配”的矛盾 “专”是指在一类聚合物分子上，利用分子结构设计，获得所需要作用效果的处理剂。“配” 是指利用多种处理剂的协同复配作用达到某些作用效果。 a.“聚”类处理剂：主要指抑制剂，包括无机盐和有机聚合物类。 特点：抑制蒙脱土含量较高地层的水化、膨胀、造浆，有利于钻