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(xué)有限責(zé)任公司，天津大港3002802.大港油田化學(xué)有限責(zé)任公司，天津大港3002803.大港油田化學(xué)有限責(zé)任公司，天津大港300280）摘要：介紹了目前市場(chǎng)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(jìn)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(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并對(duì)處理劑的降粘機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合分析，同時(shí)預(yù)測(cè)了處

2、理劑的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果表明，研究并應(yīng)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(duì)有效維護(hù)鉆井液流變性、推廣應(yīng)用鉆井液體系具有重要的意義。關(guān)鍵詞：降粘劑機(jī)理結(jié)構(gòu)前言20世紀(jì)80年代初期使用的降粘劑僅有8種年用量為14644.5t以木質(zhì)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(yīng)用進(jìn)人20世紀(jì)90年代后具有強(qiáng)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(yīng)用。

3、使得單寧栲膠類和木質(zhì)素類在總用量中的比重分別降為10.5%和74.4%。20世紀(jì)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?cè)跍\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(yīng)。目前國(guó)內(nèi)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(yīng)用天然產(chǎn)物例如木質(zhì)素、褐煤、栲膠等進(jìn)行改性、接枝而成，由于資源豐富、價(jià)格低廉得

4、到了廣泛應(yīng)用。如：目前國(guó)內(nèi)有鐵鉻鹽、磺化栲膠、鐵錫栲膠—木質(zhì)素磺酸鹽、鉆井液降粘劑單寧酸鉀、木質(zhì)素磺酸鹽與AA的接枝產(chǎn)品等產(chǎn)品。鐵鉻木質(zhì)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(duì)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(qiáng)的無重金屬的新型鉆井液降粘劑一直是國(guó)內(nèi)外

5、的熱門課題。第二類是合成聚合物類降粘劑。自上個(gè)世紀(jì)八十年代以來國(guó)內(nèi)外對(duì)該類降圖1雙電層示意圖在外電場(chǎng)作用下，粘土質(zhì)點(diǎn)與一部分吸附牢固的水化陽離子(BB面以內(nèi))隨粘土質(zhì)點(diǎn)向正極運(yùn)動(dòng)，這一層稱為吸附層；而另一層水化陽離子不隨粘土質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，向負(fù)極移動(dòng)，這層稱為擴(kuò)散層。因?yàn)槲綄优c擴(kuò)散層各帶有相反的電荷，所以相對(duì)移動(dòng)時(shí)兩者之間存在著電位差，稱為電動(dòng)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(dòng)性增

6、加。陽離子的影響對(duì)于降粘劑中陽離子的水化能力來說，一價(jià)離子大于二價(jià)離子，二價(jià)離子大于三價(jià)離子，其吸附能力則正好相反。當(dāng)降粘劑加入泥漿以后，由于一價(jià)離子(除H＋外)吸附能力弱，進(jìn)入膠團(tuán)的吸附層離子數(shù)較少，整個(gè)膠粒呈現(xiàn)的電荷較多。又因?yàn)橐粌r(jià)離子的水化能力較強(qiáng)，使膠團(tuán)的擴(kuò)散層增大，水化膜加厚，促使系統(tǒng)ζ電位增加，泥漿流動(dòng)性增強(qiáng)。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(huì)生成難溶鹽或穩(wěn)定的絡(luò)合物，并能促進(jìn)K的交換作用