發布時間:2023.11.03
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用于配制鉆井液的黏土類礦物,稱為造漿材料(也可稱為造漿黏土)。造漿黏土要求具有高度的分散性、吸附性、較高的離子交換容量與造漿能力。因此,一般選用以蒙脫石礦物為主要成分的黏土,即膨潤土。
隨著高溫鉆井液、鹽水鉆井液及油基鉆井液技術的發展,國內外眾多企業以海泡石黏土、凹凸棒石黏土等為基礎材料進行化學改性,研發了用于配制鹽水鉆井液、油基鉆井液的抗鹽黏土和有機土。
造漿材料的主要作用:
1)增加黏度和切力,提高巖屑攜帶和懸浮能力。
2)形成低滲透率的致密泥皮,降低鉆井液濾失量。
3)對松散破碎地層具有較好的充填膠結作用,提高孔壁穩定性。
4)封堵滲透性漏失。
5)調節鉆井液密度。
地質鉆探中常用造漿材料為膨潤土及增效膨潤土。
一、膨潤土
膨潤土是水基鉆井液的重要配漿材料,分為鈣膨潤土和鈉膨潤土兩種。由于我國天然鈉膨潤土資源貧乏,因此普遍使用的是人工鈉膨潤土。
1.鈉膨潤土
(1)質量指標
鈉膨潤土的質量評價,可采用國家標準GB/T5005-2010《鉆井液材料規范》。按照此標準,在350mL蒸餾水中加入22.5g鈉膨潤土,高速攪拌20min,25±1℃條件下靜置養護16h后,鈉膨潤土漿的性能應達到:
黏度計600r/min讀數≥30;
屈服值/塑性黏度≤3Ibf/100ft2·cP[1.48Pa/(mPa·s)];
API濾失量≤15mL;
0.075mm濕篩篩余量≤4%。
(2)特點及加量范圍
鈉膨潤土造漿性能好、濾失量低,1t達到國家標準的鈉膨潤土至少可以配制出表觀黏度達到15mPa·s的膨潤土漿16m3,且API濾失量小于15mL;在礦化度較低的淡水(如自來水)中直接加入鈉膨潤土,攪拌均勻后即可使用。
一般加量:2%~6%(即20~60kg/m3)。
2.鈣膨潤土
鈣膨潤土直接加入淡水中,造漿量極低,需加人純堿使之轉化為鈉膨潤土后方可使用。因此,現場采用鈣膨潤土配制泥漿時,需首先在水中加入適量純堿(純堿加量約為膨潤土量的6%,即100kg鈣膨潤土,需加入6kg左右的純堿),再加入鈣膨潤土使其轉化為鈉膨潤土,這個過程至少需要數小時以上。
增效土是膨潤土經化學改性后的升級產品,美國于20世紀70年代研發了此類產品,并得到了較好的應用。國內北京探礦工程研究所于20世紀80年代,為使繩索取心鉆進工藝能夠在復雜地層中更好地應用與推廣,通過對膨潤土化學改性研制了低黏增效粉(代號為:LBM-1);近兩年又研制了具有抗電解質污染性能的多功能劑(代號為:MBM)。LBM-1和MBM均是集造漿材料與泥漿處理劑性能于一體的多功能“方便面”式產品,用其配制的淡水和鹽水低固相鉆井液具有低黏度、低切力和低失水特性,可有效預防繩索取心鉆進鉆桿內壁結泥皮,為復雜地層繩索取心技術的使用起到了積極的推動作用。同時,配制簡單,維護方便。
1.低黏增效粉(LBM-1)
(1)產品性能
1m3自來水+30kgLBM-1,高速攪拌20min后,性能達到:
表觀黏度≤10mPa·s;
動塑比0.1~0.4Pa/mPa?s;
API濾失量≤15mL;
相對膨脹降低率≥50%。
(2)適用范圍
用于配制低固相淡水鉆井液,適用于松散破碎地層鉆進。
(3)一般加量
30 ~50 kg/m3。
2.多功能劑(MBM)
MBM在鹽水及海水中的性能見表3-1。
鉆井液組成 | 表觀黏度/(mPa·s) | API濾失量/mL |
1 m3自來水+40kg MBM+40 kg NaCl | ≤15.0 | 10.0 |
1 m3自來水+40kg MBM+360kg NaCl | ≤15.0 | 10.0 |
1 m3海水+40kg MBM+60kg KCl | ≤15.0 | 10.0 |
用于配制各種鹽水鉆井液,如鹵水鉆井液、鉀基鉆井液或海水鉆井液等,適用于鹽膏層、水敏性地層及破碎地層等鉆進,以及現場配漿水為鹵水或海水等情況。
(3)一般加量30 ~50 kg/m3。
三、抗鹽耐高溫造漿材料
海泡石、凹凸棒石等,是典型的抗鹽、耐高溫黏土礦物,主要用于配制鹽水鉆井液和耐高溫鉆井液。
一般加量:30~60kg/m3。
四、有機土
膨潤土經季銨鹽類陽離子表面活性劑處理而制成的親油膨潤土,可用于配制解卡液和油基鉆井液。
一般加量:20~50kg/m3。
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