第二章钻井用化学剂-09PPT资料127页

从勘探找油到油气田开发的各个阶段，根据任务目的和作用的不同，要钻各种类型的井探井、资料井、生产井、注入井2.1钻井液及其功能1、定义：钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液2.钻井液的功能携带和悬浮钻屑冷却和清洗钻头、净化井底平衡地层压力获取井下信息3、钻井液的类型水基钻井液淡水钻井液—含盐量1%,含钙量120mg/l盐水钻井液水+膨润土+化学处理剂3、钻井液的类型水基钻井液淡水钻井液无固相钻井液—水+化学处理剂钙处理钻井液低固相钻井液混油钻井液盐水钻井液3、钻井液的类型油基钻井液油包水乳化钻井液-----逆乳化钻井液热稳定性、防塌效果比较好对油气层损害小油基钻井液oil-basedrillingfluid油基钻井液由柴油和沥青和有关的化学剂配制而成对油气层损害小，抗可溶盐侵污能力强复习:钻井液：钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井操作正常进行的流体钻井液的功能：携带和悬浮钻屑；稳定井壁；冷却和清洗钻头、净化井底；平衡地层压力；获取井下信息钻井液的类型：水基钻井液、油基钻井液2.2钻井液处理剂2.2.1稀释剂--降低钻井液粘度和切力的化学剂1、钻井液稠化的原因钻井液中固相颗粒含量过多粘土颗粒形成网状结构当钻井液固相含量增高，由于颗粒间的距离缩短，有利于粘土网状结构的形成聚合物钻井液中，由于聚合物长链分子与粘土颗粒作用或聚合物分子间相互作用，也可以形成网状结构2、稀释剂作用原理以丹宁碱液为例：HOHONaOOCOHCOONaOHOHOHAl粘土片Al拆散和削弱了网状结构，释放出包裹的自由水，同时也减小了粘土颗粒运动时相互之间的摩擦力，从而起到稀释作用。CH2CHCHSO3NaCOONaCHCOONamn磺化苯乙烯顺酐共聚物SSMA在粘土颗粒边缘上吸附，拆散网状结构与体系中的水解聚丙烯酰胺形成聚合物络合物COHOHOCH2COOHOHOOCOHOHOCHCOOHOHOOCOHOHOCHCOOHOHOOCOHOHOCHCOOHOHOOCOHOHOCHCOOHOHOOHCO五倍子丹宁结构式3、常用的稀释剂丹宁碱液3、常用的稀释剂丹宁碱液双五倍子酸五倍子酸3、常用的稀释剂丹宁碱液----抗盐能力较差栲胶碱液----温度高易发酵，引起钻井液发泡，只适用浅井和中深井3、常用的稀释剂丹宁碱液----抗盐能力较差栲胶碱液磺甲基丹宁----热稳定性好，适用于高温、深井但抗盐性较差铁铬木质素磺酸盐稀释作用：形成吸附水化层，削弱或拆散空间网状结构抑制泥页岩的水化膨胀和分散作用缺点：在130℃以上发生减效在177℃以上发生不可逆降解易发泡，有污染3、常用的稀释剂丹宁碱液栲胶碱液磺甲基丹宁铁铬木质素磺酸盐聚合物稀释剂CH2CHCOONanA。聚丙烯酸钠在钻井液中的加入量为0.3%时，可抗0.2%硫酸钙和1%的氯化钠，并可抗150℃的高温CH2CHCOONanCH2CHCH2SO3NamB：丙烯酸钠与丙烯磺酸钠共聚物C：丙烯酸钠与（2-甲基-2-丙烯酰胺基）丙磺酸钠共聚物CH2CHCONHnCH2CHCOONamCCH2SO3NaCH3CH3可抗260℃的高温D：磺化苯乙烯顺酐共聚物可抗400℃以上的高温，是一种最有发展前景的环保稀释剂具有线型结构和强阴离子基团可与主体聚合物交联，阻碍网状结构的生成CH2CHCHSO3NaCOONaCHCOONamn2.2.2降滤失剂Filtratereducerfordrillingfluid在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水因此需加降滤失剂来控制钻井液的滤失量钻井液配制时需注意:钻井液中必须有大、中、小各种颗粒，并有合理的分布钻井液配制时需注意:钻井液中必须有大、中、小各种颗粒，并有合理的分布胶体颗粒类型---颗粒扁平、水化性好，则在压力下容易变形1、降滤失剂作用原理稳定胶体颗粒作用---护胶作用羧甲基纤维素与粘土颗粒的吸附方式护胶作用1、降滤失剂作用原理稳定胶体颗粒作用---护胶作用提高滤液粘度降滤失剂的堵孔作用2、常用的降滤失剂A：羧甲基纤维素---Na-CMC相对分子质量越高，水溶液粘度越大取代度的高低是决定CMC水溶性的主要因素CMC是一种抗盐、抗温能力较强的降滤失剂，也有一定的抗钙能力腐殖酸碱液不溶物溶解物（黄腐酸）棕腐酸黑腐酸乙醇作为降滤失剂使用的主要有：煤碱剂（NaC)铬褐煤（铬腐殖酸）硝基腐殖酸磺甲基褐煤C：树脂类降滤失剂磺甲基酚醛树脂（SMP、SP）抗盐能力与热稳定性很强，抗温可达220℃磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物（SLSP）磺化褐煤树脂D：改性淀粉羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉E:水解聚丙烯腈2.2.3絮凝剂根据絮凝剂对钻井液中粘土和钻屑的作用情况，可以分为:完全絮凝剂增效型选择性絮凝剂非增效型选择性絮凝剂几种典型的高分子絮凝剂:聚丙烯酰胺絮凝+降滤失CH2CHCONH2n部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）CH2CHCOONayCH2CHCONH2nNaOHCH2CHCONH2x++H2O水解度---聚丙烯酰胺分子中酰胺基水解成钠羧基的百分数几种典型的高分子絮凝剂:聚丙烯酰胺絮凝+降滤失部分水解的聚丙烯酰胺醋酸乙烯酯—顺丁烯二酸酐共聚物（VAMA）2.2.4页岩抑制剂1、井壁坍塌的原因页岩水化膨胀非膨胀性页岩裂解----高岭石和伊利石吸水后会引起层间裂解2、常用的页岩抑制剂无机盐---效果最好的是KCl、(NH4)2SO4高分子化合物聚丙烯酰胺CMC磺化沥青2.2.5其他处理剂增粘剂-----黄原胶、羟乙基纤维素乳化剂----硬脂酸钙、烷基苯磺酸钙、失水山梨糖醇单油酸酯起泡剂消泡剂十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、甜菜碱异辛醇、失水山梨糖醇三油酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF8532482.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF853248水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期---颗粒表面发生水化反应，饱和后，一部分水化产物以胶态粒子或细小晶体析出，使水泥浆成为溶胶体凝结期硬化期2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF853248水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期---颗粒表面发生水化反应，饱和后，一部分水化产物以胶态粒子或细小晶体析出，使水泥浆成为溶胶体凝结期硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期---胶体颗粒显著增加，并逐渐聚结，部分晶体开始连接，形成凝胶结构硬化期2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF853248水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期---颗粒表面发生水化反应，饱和后，一部分水化产物以胶态粒子或细小晶体析出，使水泥浆成为溶胶体凝结期硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期---胶体颗粒显著增加，并逐渐聚结，部分晶体开始连接，形成凝胶结构硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期硬化期---2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF853248水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期---颗粒表面发生水化反应，饱和后，一部分水化产物以胶态粒子或细小晶体析出，使水泥浆成为溶胶体凝结期硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期---胶体颗粒显著增加，并逐渐聚结，部分晶体开始连接，形成凝胶结构硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期硬化期---水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期硬化期---大量晶体互相联结，凝胶结构逐渐硬化，形成水泥石2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低压层2.3.1油井水泥OilWellCement常用的油井水泥为硅酸盐水泥油井水泥的主要成分：成分化学式代号含量（%）铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙铁铝酸四钙3CaO.Al2O33CaO.SiO22CaO.SiO24CaO.Al2O3.Fe2O3C3AC4SC2SC4AF853248水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期---颗粒表面发生水化反应，饱和后，一部分水化产物以胶态粒子或细小晶体析出，使水泥浆成为溶胶体凝结期硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期---胶体颗粒显著增加，并逐渐聚结，部分晶体开始连接，形成凝胶结构硬化期水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期硬化期---水化反应凝结硬化三个阶段：溶胶期凝结期硬化期---大量晶体互相联结，凝胶结构逐渐硬化，形成水泥石2.3.2水泥外加剂1、促凝剂加速水泥水化反应，提高水泥早期强度氯化钙、氯化镁、氯化钠、碳酸盐、三氯化铝、硅酸盐、硝酸盐等2.3固井水泥外加剂固井是油井建设中的重要环节固井作业可以分为两部分：下套管和注水泥油井水泥的主要作用:隔绝流体在地层中的流动，支撑套管，防止管壁腐蚀，封隔漏失层或低