鉆井液用降粘劑性能及發(fā)展分析

1、鉆井液用降粘劑性能及發(fā)展分析鉆井液用降粘劑性能及發(fā)展分析李艷芳1李曉娟2鄧玉芝3（1.大港油田化學有限責任公司，天津大港3002802.大港油田化學有限責任公司，天津大港3002803.大港油田化學有限責任公司，天津大港300280）摘要：介紹了目前市場上鉆井液用降粘劑發(fā)展情況和處理劑的變化趨。將鉆井液用降粘劑進行種類劃分，包括產(chǎn)品主要原材料、產(chǎn)品名稱、主要用途等進行了統(tǒng)計，并對處理劑的降粘機理、分子結構設計進行了綜合分析，同時預測了處

2、理劑的發(fā)展趨勢。結果表明，研究并應用新型無毒、無污染能夠替代鐵鉻鹽使用的降粘劑仍然非常必要，對有效維護鉆井液流變性、推廣應用鉆井液體系具有重要的意義。關鍵詞：降粘劑機理結構前言20世紀80年代初期使用的降粘劑僅有8種年用量為14644.5t以木質素類和單寧栲膠類為主分別占總用量的80.9%和18.3%。1985年以后低固相聚合物鉆井液全面推廣應用進人20世紀90年代后具有強抑制性能的兩性離子聚合物鉆井液降粘劑XY27研制成功并推廣應用。

3、使得單寧栲膠類和木質素類在總用量中的比重分別降為10.5%和74.4%。20世紀90年代初石油工作者開始研制用于降低鉆井液(特別是淡水鉆井液)粘度的新型無毒降粘劑，即栲膠（栲膠堿液稀釋劑）。它們在淺井低溫淡水鉆井液中使用效果好但基本上不能消除聚合物之間及聚合物與粘土之間相互作用產(chǎn)生的提粘效應。目前國內外鉆井液降粘劑品種較多，按原料劃分，主要有兩大類。第一類是應用天然產(chǎn)物例如木質素、褐煤、栲膠等進行改性、接枝而成，由于資源豐富、價格低廉得

4、到了廣泛應用。如：目前國內有鐵鉻鹽、磺化栲膠、鐵錫栲膠—木質素磺酸鹽、鉆井液降粘劑單寧酸鉀、木質素磺酸鹽與AA的接枝產(chǎn)品等產(chǎn)品。鐵鉻木質素磺酸鹽(FCLS)和磺化栲膠(SMK)是最常用的鉆井液降粘劑。但由于FCLS含有有毒金屬鉻，對環(huán)境造成的污染問題已越來越引起人們的重視。因而油田已禁止使用FCLS。而SMK雖然具有較高的抗溫能力，但抗鹽能力弱，一般適用于深井淡水泥漿。因此，研制新型抗溫抗鹽能力強的無重金屬的新型鉆井液降粘劑一直是國內外

5、的熱門課題。第二類是合成聚合物類降粘劑。自上個世紀八十年代以來國內外對該類降圖1雙電層示意圖在外電場作用下，粘土質點與一部分吸附牢固的水化陽離子(BB面以內)隨粘土質點向正極運動，這一層稱為吸附層；而另一層水化陽離子不隨粘土質點運動，向負極移動，這層稱為擴散層。因為吸附層與擴散層各帶有相反的電荷，所以相對移動時兩者之間存在著電位差，稱為電動電位或ζ電位。在粘土－水系統(tǒng)中，ζ電位越高，粘土膠粒之間的排斥力越大，從而泥漿的粘度減小而流動性增

6、加。陽離子的影響對于降粘劑中陽離子的水化能力來說，一價離子大于二價離子，二價離子大于三價離子，其吸附能力則正好相反。當降粘劑加入泥漿以后，由于一價離子(除H＋外)吸附能力弱，進入膠團的吸附層離子數(shù)較少，整個膠粒呈現(xiàn)的電荷較多。又因為一價離子的水化能力較強，使膠團的擴散層增大，水化膜加厚，促使系統(tǒng)ζ電位增加，泥漿流動性增強。此外，降粘劑的陰離子能與粘土顆粒上的有害離子(如Ca2、Mg2)作用會生成難溶鹽或穩(wěn)定的絡合物，并能促進K的交換作用