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《第三节 钻井液处理剂--防塌剂课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三节防塌剂井塌的原因一、力学因素。井眼围岩的差应力超过岩石的抗剪强度。二、物理化学因素。1、地层的岩性，包括岩石的矿物成份、结构形态（如裂缝发育程度）。2、钻井液滤液对地层的侵入，导致页岩的水化裂解，粘土的水化膨胀，地层岩石强度降低及坍塌应力升高。三、钻井工程措施1、井内压力激动过大。2、井内液柱压力大幅度降低。3、钻井液对井壁的冲蚀作用。4、井身轨迹和井身质量的影响。5、对井壁过于严重的冲击。防塌剂稳定井壁的基本原理一、提高钻井液的抑制性。钻井液的抑制性是减轻钻井液同泥页岩地层物理化学作用，防止泥页岩地层水化、膨胀和分散，稳定井壁
2、的关键。为了提高钻井液的抑制性可以采用加入无机钾盐、高或低分子量的聚合物、有机硅、多元醇等处理剂的措施。二、增强钻井液的造壁性与封堵能力。对于裂缝发育的坍塌层，在井壁周围形成渗透率接近零的封堵带，将井筒内钻井液与井壁地层隔绝为两个系统，控制和减少滤液侵入地层，可以达到稳定井壁的目的。三、优化钻井液的流型和流变参数。钻井液的流型和流变参数对井壁稳定和携砂影响极大。不同类型的地层选用不同的钻井液流型和流变参数才能有效稳定井壁。无机钾盐（KCL，KOH）钾盐防塌是利用K+稳定地层粘土，防止井壁坍塌。在蒙脱石、伊利石粘土矿物中，相邻的硅氧四面
3、体共有氧原子组成的六角环内切圆直径为0.288nm，而未水化K+直径为0.266nm,因此K+易镶嵌到六角环中,把带负电荷的粘土片紧紧联结在一起,阻止了粘土水化膨胀。同时，K+的水化半径(0.76nm)小、水化能低也抑制了粘土水化膨胀。而且K+使粘土颗粒的扩散双电层变薄,Zeta电位降低有利于各种处理剂在粘土上的吸附,提高了处理剂的效果。NH+4由于直径与K+相近,防塌效果也较好。其它无机盐类(NaCL)都有减少粘土表面水化和渗透水化的作用,但由于离子半径和水化能与K+不一样,故对粘土页岩的稳定能力较差。无莹光防塌降滤失剂（PA-1）
4、PA-1为无莹光的腐植酸钾与阳离子组分接枝的共聚物。PA-1的作用机理与用量PA-1的防塌作用是由于分子链上的钾离子和其它阳离子协同作用抑制泥页岩水化膨胀。同时阳离子的加入大大提高了处理剂的吸附和水化能力，给粘土颗粒带来厚的水化膜，提高了粘土颗粒的电动电位，形成了致密的压缩性好的泥饼，从而有利于降低钻井液的滤失量，并有一定的降粘效果。PA-1的加量为1.5-3%,适宜的PH值为7.5-11,耐温达180°C。该处理剂类似于其他腐植酸类产品，也具有抗无机盐效果差等缺点.封堵防塌剂FF-1FF-1属改性沥青类防塌剂，沥青颗粒的软化点在80
5、°C-140°C。其主要的防塌机理：沥青颗粒在一定的温度和压力下软化变形，在井内压差的作用下,沥青颗粒被挤入页岩孔隙、裂缝和层面，封堵页岩层理和微裂缝，提高了对页岩裂缝的粘结力，在井壁处形成具有护壁作用的内、外泥饼，阻止水进入泥页岩。同时FF-1还能有效地改善泥饼质量，降低钻井液的高温高压失水，提高泥饼的润滑系数等优点而且不影响钻井液的流动性能。FF-1的用量与特点FF-1的有效加量为2-3%，是当前解决裂缝性泥页岩坍塌较好的一种防塌剂。同时FF-1和超细CaCO3配合能有效提高地层的承压能力，解决渗透性井漏。磺化沥青（SAS）磺化沥
6、青是由沥青与浓硫酸或三氧化硫反应制得。其磺酸基含量大于10%,水溶物>70%,油溶物大于25%,粉状磺化沥青软化点一般在140°C-160°C;粉状磺化沥青软化点一般在70°C-90°C,固含量70%左右。其防塌机理既有化学作用又有物理作用，处理剂溶于水的阴离子基团，主要起降滤失作用，并吸附在泥页岩裂缝边缘处阻止泥页岩进一步水化。同时在压差作用下，油溶物颗粒粉起到封堵微裂缝的作用。磺化沥青的用量与特点SAS的加量一般在1-2%，其不但防止泥页岩垮塌效果良好，而且能显著改善泥饼质量，降低钻井液的高温高压失水，提高泥饼的润滑系数。但该产品
7、如果磺化不好时易产生增粘、起泡等副作用,且油溶物含量较低,封堵防塌作用较差。聚合醇防塌剂（SYP-1）聚合醇防塌剂由聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚、表面活性剂等多种成分组成，它具有良好的抑制泥页岩膨胀和稳定泥页岩井壁的能力并且润滑效果良好。聚合醇防塌剂的防塌机理①强抑制性。聚合醇能够与水分子争抢粘土矿物上的吸附位置，从而阻止水分子吸附到粘土上,阻止粘土水化膨胀和分散。②浊点效应。同其他非离子表面活性剂一样，聚合醇具有浊点效应，在低温下可溶于水，当温度超出一定范围后，聚合醇分子便束集成塑性团粒，在井眼压力的作用下被挤入井壁缝隙并逐渐把缝隙堵住
8、，有时聚合醇在井眼内为溶解状态，但随滤液进入井壁缝隙后由于温度高于浊点而析出并堵塞裂缝。③与钾离子形成复合物。钾离子与聚合醇具有很好的协同作用，二者配合使用，抑制性更好。聚合醇的使用及特点SYP-1的加量是1-3%，它对
