鉆井液用增粘劑丙烯酰胺類聚合物簡(jiǎn)介

陽離子聚合物鉆井液體系是以高相對(duì)分子質(zhì)量陽離子聚合物(簡(jiǎn)稱大陽離子)作包被絮凝劑，以小相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)陽離子(簡(jiǎn)稱小陽離子)作泥巖抑制劑，并配合降濾失劑、增粘劑、降粘劑、CaO等處理劑配制而成的，它是一種新型的聚合物鉆井液體系。

⑴、大陽離子:顆粒狀固體，較易溶解，其膠液PH值7-8之間。具有包被鉆屑，抑制鉆屑造漿的作用，還有一定的增粘作用。在鉆井液中的最佳含量是0.2-0.4%。

⑵、小陽離子:液體或粉末狀固體，其膠液PH值5-7之間。具有抑制粘土水化分散的作用，還有一定的增粘增失水的負(fù)作用。在鉆井液中的最佳含量是0.3-0.5%。

⑶、降濾失劑:SAS、鈉鹽、CMC、SPNH(磺化褐煤樹脂)

⑷、增粘劑:HV-CMC

⑸、降粘劑:SMC(磺化褐煤)、PSC(磺化酚腐植酸鉻)、FCls

⑹、加重劑:鐵礦石粉、石灰石粉 ⑺、Ca0:提供Ca2+，減弱地層粘土水化分散，穩(wěn)定鉆井液性能。

聚合物鉆井液轉(zhuǎn)化為陽離子鉆井液

⑴、鉆表層水泥塞時(shí)，根據(jù)水泥塞的長(zhǎng)度加入適量的純堿，沉除Ca2+，確保鉆井液具有良好的流動(dòng)性。

⑵、鉆完表層水泥塞，測(cè)量全套鉆井液性能，排放適量的聚合物鉆井液，補(bǔ)充清水，循環(huán)均勻后，測(cè)量鉆井液性能，若粘度≤45s，搬土含量≤45g/l，固相含量≤10%，改型前的準(zhǔn)備工作完畢。

⑶、將小陽離子、FCLS、NaOH配制成膠液，按照循環(huán)周均勻混入聚合物鉆井液中，小陽離子的含量控制在0.3-0.5%之間，循環(huán)2-3周后，測(cè)量鉆井液性能，若粘切較高，可再次加入FCLS、NaOH膠液降低粘切，粘度<50s。

⑷、將大陽離子配制成膠液，按照兩個(gè)循環(huán)周均勻加入，大陽離子含量控制在0.2-0.4%之間。大陽離子加入后，鉆井液粘切會(huì)會(huì)大幅度上升，隨著鉆井液的循環(huán)，鉆井液粘切會(huì)逐步下降，粘切穩(wěn)定后會(huì)比加入前略有上升，因此大陽離子加入一周后，循環(huán)2-3周，再次加入大陽離子。

⑸、加入小陽離子后，鉆井液失水會(huì)有所上升，可加入CMC、鈉鹽降低鉆井液失水，CMC的降失水效果明顯好于鈉鹽。

⑹、改型完畢后，測(cè)量Ca2+濃度，若Ca2+濃度偏低，可加入Ca0乳液，Ca2+濃度控制在400-600mg/l之間。

(1) 固相含量低，且亞微米粒子所占比例也低。這是聚合物鉆井液的基本特征，是聚合物處理劑選擇性絮凝和抑制巖屑分散的結(jié)果，對(duì)提高鉆井速度是極為有利的。對(duì)不使用加重材料的鉆井液，密度和固相含量大約成正比的。研究表明，純蒙脫土鉆井液中亞微米粒子含量為13%左右，用分散劑木質(zhì)素磺酸鹽處理后，亞微米粒子含量上升為約80%，而用聚合物處理后的體系亞微米粒子的含量降為約6%。大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和鉆井實(shí)踐均證明，固相含量和固相顆粒的分散度是影響鉆井速度的重要因素。

(2) 具有良好的流變性，主要表現(xiàn)為較強(qiáng)的剪切稀釋性和適宜的流型。聚合物鉆井液體系中形成的結(jié)構(gòu)由顆粒之間的相互作用、聚合物分子與顆粒之間的橋聯(lián)作用以及聚合物分子之間的相互作用所構(gòu)成。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以聚合物分子與顆粒之間橋聯(lián)作用的貢獻(xiàn)為主。在高剪切作用下，橋聯(lián)作用被破壞，因而粘度和切力降低，所以聚合物鉆井液具有較高的剪切稀釋作用。由于這種橋聯(lián)作用賦予聚合物鉆井液具有比其它類型鉆井液高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因而聚合物鉆井液具有較高的動(dòng)切力。同時(shí)，與其它類型鉆井液相比，聚合物鉆井液具有較低的固相含量，粒子之間的相互摩擦作用相對(duì)較弱，因而聚合物鉆井液具有較低的塑性濃度。由于聚合物水溶液為典型的非牛頓流體，所以聚合物鉆井液一般具有較低的n值。當(dāng)然，在實(shí)際鉆井過程中，各流變參數(shù)需控制在適宜的范圍內(nèi)，過高和過低對(duì)鉆井工程都不利。

(3) 鉆井速度高。如前所述，聚合物鉆井液固相含量低，亞微米粒子比例小，剪切稀釋性好，卡森極限粘度低，懸浮攜帶鉆屑能力強(qiáng)，洗井效果好，這些優(yōu)良性能都有利于提高機(jī)械鉆速。在相同鉆井液密度的條件下，使用聚丙烯酰胺鉆井時(shí)的機(jī)械鉆速明顯高于使用鈣處理鉆井液時(shí)的機(jī)械鉆速。

(4) 穩(wěn)定井壁的能力較強(qiáng)，井徑比較規(guī)則。只要鉆井過程中始終加足聚合物處理劑，使濾液中保持一定的含量，聚合物可有效地抑制巖石的吸水分散作用。合理地控制鉆井液的流型，可減少對(duì)井壁的沖刷。這些都有穩(wěn)定井壁的作用。在易坍塌地層，通過適當(dāng)提高鉆井液的密度和固相含量，可取得良好的防塌效果。

(5) 對(duì)油氣層的損害小，有利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)產(chǎn)層。由于聚合物鉆井液的密度低，可實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井;由于固相含量少，可減輕固相的侵入，因而減小了損害程度。