粗分散泥浆

钻井流体分类？（三大类14亚类）~

钻井流体
分类
按比重可分低比重和高比重两种：按对粘土的作用可分抑制性和非抑制性两种（前者加有抑制剂，使流体具有防止钻屑水化和碎裂及稳定井壁作用），按分散体系中的连续相可分为水基（以水为连续相）、油基（以油为连续相）和气体三种。目前，根据地层的特点习惯分成：高碱性淡水泥浆、高碱性石灰泥浆、低碱性淡水泥浆、低碱性盐水泥浆、低碱性石膏泥浆、低碱性饱和盐水泥浆、低固相泥浆、油基泥浆、油包水浮化泥浆、气体等10种。
　　水基泥浆 是目前研究最多、应用最广泛的一类泥浆,发展过程大概经历了5个阶段:①自然造浆阶段,1901年开始用旋转钻井方法钻井，用清水作循环液体。1914年后,认识到混入的粘土对钻进有利,开始使用泥浆；②细分散泥浆阶段，在浑水泥浆中加入如烧碱、纯碱、丹宁、褐煤等具有分散作用的处理剂,使粘土颗粒变小,从而提高泥浆的稳定性。③粗分散泥浆阶段，在加入分散剂的基础上再加入适量的无机絮凝剂如石灰、石膏等,使粘土颗粒保持在“适度絮凝”状态，可获得更高的抗石膏、抗盐能力。④不分散泥浆阶段，60年代出现了喷射钻井工艺，研究了泥浆水力学及其他有机处理剂。水基泥浆从分散体系发展到不分散体系。前者是把粘土的大颗粒变小、变细，以利于胶态体系的稳定；后者把颗粒变粗、变大，以利于沉淀和清除固相。这一技术的突破，有效地提高了钻井速度。⑤无固相钻井液，70年代，利用有机高聚物、生物聚合物、液体加重剂等配成不含固相的钻井液，彻底消除泥浆中的固相对钻井及油层的影响。目前正处在试验和发展中。

19世纪末20世纪初,人们在钻井实践中发现,
清水钻进易溶地层时的浆液,除有冷却钻头,携带钻屑等作用外,还有保护孔壁的作用。即它比清水钻进有更多的优点,于是由天然造浆进一步发展到了人工造浆。随着20世纪30～40年代石油钻井工程的蓬勃发展,人们对泥浆的研究层层深入,建立起了真正意义上的泥浆技术,走上了科学应用泥浆的道路。
近20～30年来,泥浆技术又有了许多新的发展。即由细分散泥浆阶段,发展到粗分散钙基泥浆和盐水泥浆阶段,进而发展到目前的不分散低固相泥浆和无固相冲洗液阶段,并发展了乳化泥浆、油基泥浆、充气泡沫泥浆等特殊品种,打万米深孔的泥浆已被研制出来并进行了应用。
泥浆材料的应用也取得了很大的发展。泥浆化学处理剂由几种简单的无机化学处理剂发展到了使用多种有机处理剂,并广泛采用了各种新型高分子材料和表面活性剂,泥浆材料的品种已达200多个。
泥浆性能测量仪器也已现代化。由初期的几种简单仪器发展到能适应系统研究泥浆流变性、过滤性和高温高压下进行测量的仪器,以及利用电子技术进行连续测量、计算、记录的仪器。在基浆配置方面,已由就地取土配浆到多种优质黏土粉的商品化生产和供应,配制出了优质基浆。泥浆净化也由简易的泥浆槽和沉淀池向比较完整的泥浆净化和固相控制设备的使用转化。
就目前我国地质钻探而言,几十年来,在学习石油钻井经验的基础上,也应用了多种类型的泥浆,解决了许多复杂地层的钻进难题。如使用了分散性泥浆、钙处理泥浆、盐水泥浆和聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆等。随着小口径金刚石钻探技术的普及和发展,广泛使用了多种低固相乳化泥浆和无固相冲洗液。我国目前使用的泥浆处理剂已达数十种。

粗分散泥浆是指黏土颗粒较粗的分散性泥浆。实践发现,粗分散泥浆比细分散泥浆有更多的优点和适应性(适于黏土侵、盐、钙侵)。它是用无机絮凝的方法(用钙、钠等无机盐絮凝剂)对黏土颗粒进行适度絮凝而使颗粒变粗的。同时假如有机稀释剂对变粗的颗粒进行分散并维持分散体系的稳定,必要时还加入降失水剂。目前应用的钙处理泥浆和盐水泥浆就是这一类型的泥浆。

粗分散泥浆是石油钻井实践中逐步发展起来的。当时发现,用有机处理剂处理的淡水细分散泥浆钻进盐,钙侵地层时,泥浆性能并没有变差,仍能保持稳定和分散,且这种类型的泥浆能抗盐、抗钙、抗黏土侵。人们把这一认识总结提高后,便有意识地在泥浆中加入钙盐或钠盐,同时加入相应的有机处理剂,便形成了粗分散泥浆体系。

(一)钙处理泥浆

如果单纯用石灰来处理淡水细分散泥浆,则由于钙离子的增加,会引起泥浆的黏度、切力和失水量的大大增加,使泥浆变稠,甚至流不动。这是用来堵漏的“石灰乳泥浆”而不是钙处理泥浆。

钙处理泥浆除了加入钙盐(石灰、石膏或氯化钙提供钙离子),使黏土颗粒适度絮凝为较粗的颗粒,另一方面还要加入有机稀释分散剂(护胶剂),使泥浆中这些变粗的颗粒分散而不结成网状结构,这样才能得到钙处理泥浆。钙处理泥浆流动性好,黏度、切力低,加入降失水剂后,能保持较低的失水量。这些性质,石灰乳泥浆是不具备的。

能提供钙离子的无机盐有石灰、石膏和氯化钙。由于它们各自的溶解度不同,提供的钙离子量也不一样。石灰的溶解度较小,故石灰泥浆中钙离子含量也较少,一般保持在120×10^-6～300×10^-6之间,为低钙的钙处理泥浆。此时,可通过加入烧碱来控制泥浆中的钙离子浓度。由于钙离子较少,可加入抗钙能力较小的丹宁或栲胶液来作为泥浆的稀释分散剂。石膏的溶解度比石灰大些,石膏泥浆中的钙离子一般在300×10^-6～500×10^-6,甚至可达到1000×10^-6。此时泥浆中需加入抗钙能力较强的有机分散剂如铁铬盐,或较大的煤碱液作护胶剂,并用Na-CMC降失水。氯化钙的溶解度最大,可配成含钙千分之几的高钙处理泥浆,但有机分散剂消耗的数量也多。目前以石灰配制的钙处理泥浆较多。石膏配制的钙处理泥浆可用于钻进石膏层。

石灰配制的钙处理泥浆,石灰的溶解度(钙离子量)是通过加入烧碱调节泥浆的pH值来控制的。由于烧碱在泥浆中能电离出Na⁺和OH^-:

NaOH→Na⁺+OH^- (2-2)

石灰在泥浆中也电离出Ca²⁺和OH^-:

Ca(HO)2→Ca²⁺+2OH^- (2-3)

因此,可以通过增加烧碱量来增加OH^-的浓度,利用同离子效应,石灰的溶解度将减少式(2-3),达到控制泥浆中钙离子浓度的目的。同时烧碱中电离出的Na⁺,也能起到调节泥浆中的钠、钙离子比例的作用,使泥浆中黏土颗粒对钙的吸附减少。

当泥浆中的钙被黏土或钻屑逐渐消耗,即当泥浆中的钙离子减少时,式(2-3)便逆向进行,增加石灰的水解度,不断地补充泥浆中的钙离子(Ca²⁺),这样又起到了调节钙浓度的作用。

石灰钙处理泥浆的pH值一般控制在11左右,才能使泥浆稳定。而在石膏泥浆和氯化钙泥浆中加入烧碱时,会产生氢氧化钙沉淀,使泥浆中钙离子浓度下降。而其特性是要求钙离子浓度较高,因此泥浆的pH值不能过高。

比较简单的石灰处理泥浆的配方是:

石灰加量是泥浆体积的0.3%～0.5%,即每立方米泥浆中加入石灰3～5kg;

栲胶碱液为0.5%～1%,即每立方米泥浆中加入栲胶碱液5～10L;

烧碱液(浓度为20%),其加入量以调节泥浆的pH值在11左右为好;

Na-CMC为0%～0.1%,即每立方米泥浆中加入0～1kg。

对于用钙膨润土造的浆,在加入上述处理剂之前,先加入一定量的纯碱使其先分散,然后再加钙使之适度絮凝。纯碱加入量视黏土情况不同而不同。

处理剂加入的顺序要求并不严格,一般是先加纯碱及有机分散剂,后加石灰,测定泥浆性能后,再确定是否加入降失水剂,补充烧碱调节pH值。

钻进中,由于钻屑和孔壁岩石的吸附,泥浆中的含钙量及处理剂量将会逐渐减少,要适时进行补充。

(二)盐水泥浆

泥浆中含盐量大于1%的泥浆,称为盐水泥浆。含盐量达到饱和状态(含盐量35%左右)的泥浆,称为饱和盐水泥浆。

经试验泥浆中加盐量小于1%时(属淡水泥浆范围),泥浆黏度、切力和失水量均有增加。泥浆中加盐量大于1%时,其黏度、切力和失水量增加快速,含盐量达到3%时,泥浆的黏度、切力达到最大值。说明泥浆中钠离子过多,压缩双电层使黏土颗粒表面的水化膜变薄,泥浆中形成了网状结构。当含盐量超过3%之后,泥浆的黏度、切力均下降,而失水量继续上升,说明此时泥浆中的黏土颗粒已产生了聚沉。

上述情况是指未加入有机稀释分散剂(护胶剂)而出现的。在其未产生聚结之前,加入稀释分散剂和降失水剂,就可拆散网状结构,使黏土颗粒达到适度絮凝,成为粗分散泥浆。

盐水泥浆具有良好的流动性和较小的失水量。稀释剂以铁铬盐为好,丹宁或栲胶碱液也可采用。降失水剂可用Na-CMC。

若配制饱和盐水泥浆,其消耗的处理剂的量将增加许多。此外,还可用海水配制盐水泥浆。海水总矿化度3.3%～3.7%,其中78.32%是食盐,另有钙、镁、钾盐。因此,可利用海水配制盐水泥浆,并加入铁铬盐、Na-CMC和烧碱进行处理,根据需要调整泥浆的性能。

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漳州市19482071677： 请问什么是粗分散体系呢? ？
桐贩盐酸： 3、粗分散体系当分散相粒子大于1000nm,目测是混浊不均匀体系,放置后会沉淀或分层,如黄河水