降濾失劑，白油，腐植酸，重晶石，等都是一些處理劑，些都是泥漿性能調節的，重金石是用來增加比重的，每個處理劑都有不同的作用，如果你想寫畢業設計，你自己必須看一些有關的書籍，推薦幾個書籍，鉆井液與巖土工程漿液，巖土鉆掘工程等，

我以前寫過的一個課程報告，發給你吧，
1、膠體率

成孔液的膠體率是配液材料水化分散程度及懸浮穩定性的簡易且有效的衡量指標。
? 膠體率的測定：
? 將100毫升泥漿裝入量筒中，將瓶塞塞緊，靜止24小時后，觀察量筒上部澄清液的體積（毫升數）。
? 膠體率以百分數表示:

2、比重
成孔液的比重是指成孔液的重量與同體積水的重量之比。
3、固相含量
成孔液的固相含量指成孔液中固體顆粒占的重量或體積百分數。
成孔液中的固相包括有用固相和無用固相，前者如造漿粘土、重晶石等，后者為鉆屑。
成孔液中的固相，按固相比重來劃分，可分為重固相（重晶石比重為4.5，赤鐵礦為6.0，方鉛礦為6.9等）和輕固相（粘土比重一般為2.3～2.6，巖屑比重一般在2.2～2.8之間）。
? 固相含量測定方法
“蒸餾分離原理”：
A. 取一定量（20ml）成孔液，置于蒸餾管內；
B. 用電加熱高溫將其蒸干；
C. 水蒸氣則進入冷凝器，用量筒收集冷凝的液相；
D. 然后稱出干涸在蒸餾器中的固相的重量；
E. 讀出量筒中液相的體積；
F. 計算固相含量；
G. 其單位為重量或體積百分比。
4、含砂量
鉆井液含砂量是指鉆井液中不能通過200目篩網，即粒徑大于74μm的砂粒占鉆井液總體積的百分數。在現場應用中，該數值越小越好，一般要求控制在0.5%以下。這是由于含砂量過大會對鉆井造成以下危害：
（1）使鉆井液密度增大，對提高鉆速不利。
（2）使形成的泥餅松軟，導致濾失量增大，不利于井壁穩定，并影響固井質量。
（3）泥餅中粗砂粒含量過高會使泥餅的磨擦系數增大，容易造成壓差卡鉆。
（4）增加對鉆頭和鉆具的磨損，縮短其使用壽命。
降低鉆井液含砂的最有效的方法，是充分利用振動篩、除砂器、除泥器等設備，對鉆井液的固相含砂量進行有效的控制。
鉆井液含砂量通常是用一種專門設計的含砂量測定儀進行測定的。該儀器由一個帶刻度的類似于離心試管的玻璃容器和一個帶漏斗的篩網筒組成，億用篩網為200目。測量時將一定體積的鉆井液注入玻璃容器中，然后注入清水至刻度線。用力振蕩后將容器中的流體倒入篩網筒過篩。篩完后將漏斗套有篩網筒上反轉，漏斗嘴插入玻璃容器。將不能通過篩網的砂粒用清水沖入玻璃容器中。待砂粒全部沉淀后讀出體積刻度。最后由下式求出鉆井液含砂量N
N=（V砂粒/V鉆井液）×100%
5、流變性
成孔液的流變性是指鉆井液的流動和變形性質，它以成孔液的粘稠性為主要研究對象。反映液體粘稠性的指標根據不同的液體流型有不同的表述方法，其基礎建立在流變本構關系上。成孔液的粘稠性對非開挖鉆擴孔的影響至關重要。
? 流變性能測試儀器：漏斗粘度計、旋轉粘度計
? 六速旋轉粘度計
注意事項：
外筒裝卸，一手握住外轉筒，另一手握住外筒順時針轉動，使外筒的卡口對準外轉筒內的銷子后取下外筒。裝上外筒時，應使外筒的槽口對準外轉筒內的銷子后，在逆時針旋轉外筒即可，切忌碰撞內筒。
內筒裝卸， 一手緊握內筒軸，一手內旋內筒裝卸，切勿弄彎內筒軸。
長途搬運時， 一定要卸下內筒，裝好外筒，以防止內筒軸被撞彎。
扭力彈簧剛度的調整不準隨意進行。
6、失水造壁性
在孔內液體壓力與地層孔隙流體壓力差的作用下，成孔液中的自由水通過孔壁孔隙或裂隙向地層中滲透，稱為成孔液的失水。失水的同時，成孔液中的固相顆粒附著在井壁上形成泥皮（泥餅），稱為造壁。
? 失水性對鉆孔的影響：
? 成孔液的失水對鉆孔的有利影響是：初失水可以濕潤巖土，使其強度降低，有利于鉆頭對其破碎，提高鉆進速度；
? 在泥頁巖、黃土、粘土地層中，失水過大會引起孔壁吸水膨脹、縮徑、剝落、坍塌；
? 對于破碎帶、裂隙發育的地層，滲入的自由水洗滌了破碎物接觸面之間的粘結，減小了摩擦阻力，破碎物易滑入孔眼內，造成孔壁坍塌、卡鉆等事故；
? 在溶解性地層中的失水越多，孔壁地層被溶解的程度就越高；
? 厚泥皮會加大對鉆具的吸附，使鉆桿回轉阻力增加；
? 厚泥皮使環空過流面積減小，循環阻力和壓力激動增大。
7、抑制性
成孔液的抑制性是指成孔液抑制孔壁巖土水化、膨脹、分散的性能。
? 評價方法：
? 浸泡試驗法；
? 膨脹量測試儀；
? 滾子爐滾動回收法；
? 毛細管吸收時間法；
? 頁巖穩定性指數實驗法等。
8、潤滑性
成孔液的潤滑性與鉆具磨損、循環流動阻力、設備功率消耗等有密切關系。
提高成孔液的潤滑性——加入油、高聚物、潤滑劑、石墨粉；
成孔液潤滑性用潤滑系數測定儀測定。
9、pH值
通常用鉆井液濾液的pH值表示鉆井液的酸堿性。由于酸堿性的強弱直接與鉆井液中粘土顆粒的分散程度有關，因此會在很大程度上影響鉆井液的粘度、切力和其它性能參數。
當pH值大于9時，表觀粘度隨pH值升高而劇增。其原因是當pH值升高時，會有更多OH-被吸附在粘土晶層的表面，進一步增強表面所帶的負電性，從而在剪切作用下使粘土更容易水化分散。
在實際應用中，大多數鉆井液的pH值要求控制在8~11之間，即維持一個較弱的堿性環境。這主要是由于以下幾方面的原因：（1）可減輕對對鉆具的腐蝕；（2）可預防氫脆而引起的鉆具和套管的損壞；（3）可抑制鉆井液中鈣、鎂鹽的溶解；（4）有相當锪處理劑需要堿性介質中才能充分發揮其效能，如丹寧類、褐煤類和木質素磺酸鹽類處理劑等。
對不同類型的鉆井液，所要求的pH值范圍也有所不同，例如，一般要求分散鉆井液的pH值在10以上，含石灰的鈣處理鉆井液的pH值多控制在11~12，含石膏的鈣處理鉆井液的pH值多控制在9.5~10.5，而在許多情況下聚合物鉆井液的pH值只要求控制在7.5~8.5。
第四章 常用成孔液處理劑
第一節 成孔液的主要類型
隨著鉆井工藝技術的不斷發展，鉆井液的種類越來越多。目前國內外對鉆井液有各種不同的分類方法。其中較簡單的分類方法有以下幾種：
? 按其密度大小可分為非加重鉆井液和加重鉆井液。
? 按與粘土水化作用的強弱可分為非抑制性鉆井液和抑制性鉆井液。
? 按其固相含量的不同，將固相含量較低的叫做低固相鉆井液，基本不含固相的叫做無固相鉆井液。
然而，一般所指的分類方法是按鉆井液中流體介質和體系的組成特點來進行分類的。根據流體介質的不同，總體上分為永基鉆井液、油基鉆井液和氣體型鉆井液體等三種類型，近期又出現了一類合成基鉆井液，。更具體一些，中分為如圖1-1所示的7種類型。
由于水基鉆井液在實際應用中一直占據著主導地位，根據體系在組成上的不同又將其分為若干種類型。下面是在參考國外鉆井液分類標準的基礎上，在國內得到認可的各種鉆井液類型。
成孔液的主要類型見表4-1-1
表4-1-1
類型名稱 材料組成
清水 清水
泥漿 膨潤土、水、處理劑
化合物溶液 化合物、水
乳狀液 水、油、乳化劑
泡沫漿液 空氣、發泡劑、穩泡劑
鹽水漿液 NaCl、膨潤土、水、處理劑
水泥漿 水泥、水、添加劑

第二節 常用無機處理劑
1．純堿
學名碳酸鈉，又稱蘇打粉，分子式為 Na2CO3。白色粉末，密度為2.5g/cm3，易溶于水。易吸潮結塊，注意防潮，水溶液呈堿性(pH值為11.5)， 在水中容易電離和水解。其中電離和一級水解較強，所以純堿水溶液中主要存在Na+、C032—、HCO3－和OH－離子，其反應式為：
Na2CO3＝2Na++CO32－
CO32－+H2O＝HCO3—+OH—
純堿能通過離子交換和沉淀作用使鈣粘土變為鈉粘土，即
Ca－粘土+Na2CO3→Na－粘土+CaCO3
作用：
A. 改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的濾失量下降，粘度、切力增大。
B. 過量的純堿會導致粘土顆粒發生聚結，使鉆井液性能受到破壞。
C. 在鉆水泥塞或鉆井液受到鈣侵時，加入適量純堿使Ca2+沉淀成CaCO3，從而使鉆井液性能變好，即含羧鈉基官能團(—COONa)的有機處理劑在遇到鈣侵(或Ca2+濃度過高)而降低其溶解性時，一般可采用加人適量純堿的辦法恢復其效能。

2．燒堿
燒堿即氫氧化鈉，分子式為NaOH。
特性：外觀乳白色晶體，密度2.0～2.2g/cm3，易溶于水，溶解時放出大量的熱。水溶液呈強堿性。燒堿容易吸收空氣中的水分和二氧化碳，并與二氧化碳作用生成碳酸鈉，存放時應注意防潮加蓋。
作用：
a. 主要用于調節鉆井液的pH值；
b. 與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使之分別轉化為丹寧酸鈉、腐植酸鈉等有效成分 ；
c. 還可用于控制鈣處理鉆井液中Ca2+的濃度等。
3．石灰
生石灰即氧化鈣，分子式為CaO。吸水后變成熟石灰，即氫氧化鈣Ca(OH)2 。
特性：在水中的溶解度較低，常溫下為0.16％，其水溶液呈堿性。并且隨溫度升高溶解度降低。
作用：
a. 在鈣處理鉆井液中，石灰用于提供Ca2+，以控制粘土的水化分散能力，使之保持在適度絮凝的狀態；
b. 在油包水乳化鉆井液中，CaO用于使烷基苯磺酸鈉等乳化劑轉化為烷基苯磺酸鈣，并調節pH值。
注意事項：在高溫條件下石灰鉆井液可能發生固化反應，使性能不能滿足要求，因此在高溫深井中應慎用。此外，石灰還可配成石灰乳堵漏劑封堵漏層。
4、石膏
石膏的化學名稱為硫酸鈣，分子式為CaSO4。有熟石膏(CaSO4?2H2O)和無水石膏(CaSO4)兩種。
特性：石膏是白色粉末，密度為2.31～2.32g／cm3。常溫下溶解度較低(約為0.2％)，但稍大于石灰。40℃以前，溶解度隨溫度升高而增大；40℃以后，溶解度隨溫度升高而降低。吸濕后結成硬塊，存放時應注意防潮。
作用：在鈣處理鉆井液中，石膏與石灰的作用大致相同，都用于提供適量的Ca2+。其差別在于石膏提供的鈣離子濃度比石灰高一些，此外用石膏處理可避免鉆井液的pH值過高。
5. 氯化鈣
特性：無水氯化鈣的吸水性極強，通常含有六個結晶水。其外觀為無色斜方晶體，密度為1.68 g／cm3，易潮解，且易溶于水(常溫下約為75％)。溶解度極大。
作用：其溶解度隨溫度升高而增大。在鉆井液中，CaCl2主要用于配制防塌性能較好的高鈣鉆井液。用CaCl2處理鉆井液時常常引起pH值降低。

第三節 常用有機處理劑
1．腐植酸類
腐植酸(Hunfic Acid)主要來源于褐煤。褐煤是一種未成熟的煤，燃燒值比較低，有效成分是腐植酸，好的褐煤腐植酸含量可達70～80％。腐植酸結構非常復雜的、相對分子質量不均一。
主要功能團：酚羥基、羧酸基、醇羥基、醌基、甲氧基和羰基等，由于分子量較大，一般難溶于水，但易溶于堿溶液，生成腐植酸鈉是作為鉆井液降濾失劑的有效成分。
水化作用較強的羧鈉基等水化基團，使腐植酸鈉不但具有很好的降濾失作用，還兼有一定降粘作用。
2．纖維素類
纖維素是由許多環式葡萄糖單元構成的長鏈狀高分子化合物，以纖維素為原料可以制得一系列鉆井液降濾失劑，其中使用最多的是鈉羧甲基纖維素簡稱CMC和羥乙基纖維素，簡稱HEC。
(1)鈉羧甲基纖維素的物理特性
純凈的鈉羧甲基纖維素為白色纖維狀粉末，具有吸濕性，溶于水后形成膠狀液。是一種廣泛使用的性能良好的降濾失劑。
(2)結構特點和性質
在由纖維素制成鈉羧甲基纖維素的過程中，除了聚合度明顯降低之外，另一變化是將 -CH2COONa(鈉羧甲基)通過醚鍵連接到纖維素的葡萄糖單元上去。通常將纖維素分子每一葡萄糖單元上的3個羥基中，羥基上的氫被取代而生成醚的個數稱做取代度或醚化度。研究表明，決定鈉羧甲基纖維素性質和用途的因素主要有兩個：一是聚合度n，二是取代度d。
(3)鈉羧甲基纖維素的降濾失機理
CMC在鉆井液中電離生成長鏈的多價陰離子。其分子鏈上的羥基和醚氧基為吸附基團，而羧鈉基為水化基團。羥基和醚氧基通過與粘土顆粒表面上的氧形成氫鍵或與粘土顆粒斷鍵邊緣上的Al3+之間形成配位鍵使CMC能吸附在粘土上；而多個羧鈉基通過水化使粘土顆粒表面水化膜變厚，粘土顆粒表面電動電位的絕對值升高，負電量增加，從而阻止粘土顆粒之間因碰撞而聚結成大顆粒(護膠作用)，并且多個粘土細顆粒會同時吸附在CMC的一條分子鏈上，形成布滿整個體系的混合網狀結構，從而提高了粘土顆粒的聚結穩定性，有利于保持鉆井液中細顆粒的含量，形成致密的濾餅，降低濾失量。
3．丙烯酸類聚合物
丙烯酸類聚合物是低固相聚合物鉆井液的主要處理劑類型之一。制備這類聚合物的主要原料有丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯磺酸等。
根據所引入官能團、相對分子質量、水解度和所生成鹽類的不同，可合成一系列鉆井液處理劑。
第四節 常用有機處理劑的作用原理
1. 降失水：通過在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾冰，盡可能降低鉆井液的濾失量；
2. 稀釋：拆散粘土顆粒間的端－面結構，破壞泥漿體系內部的網狀結構，放出自由水，粘土保持分散狀態，從而降低粘度和切力；
3. 絮凝：大分子上的吸附基吸附或捕捉巖屑顆粒，使巖屑絮集，再通過固控系統除去；
4. 增粘：有強親水基團的長鏈環式高分子化合物，溶于水，有很高的粘度，分子鏈間可因氫鍵或與交聯劑形成網狀結構，從而增粘；
5. 抑制頁巖水化：高分子化合物的眾多吸附基與泥頁巖孔壁產生多點吸附，形成致密的薄膜，抑制水的滲透，從而抑制水化膨脹；
6. 流型調節：分子鏈長的線型高分子化合物，分子鏈的柔軟性大，結合的水分子多，分子間的內摩阻力小，可提高泥漿的剪切稀釋作用和提高泥漿攜帶巖屑的能力。
第五章 成孔液的設計與配制
第一節 成孔液的基本設計流程
根據工程實際，依次：
? 設計成孔液的主要技術指標及重要參性能參數
? 選擇成孔液類型
? 選擇造漿基本材料和處理劑
? 進行成孔液處理劑配方設計
? 成孔液材料用量計算
? 確定成孔液的制備方法
? 擬訂成孔液循環、凈化、管理計劃
? 其它需要注意的事項

第二節 常用成孔液的設計原則

1、考慮懸排鉆碴、護壁堵漏的要求確定成孔液的流變性。表觀粘度一般在10mPa?s～100mPa?s，切力在0～20Pa。
2、按平衡地層壓力的要求計算成孔液的比重。一般成孔液的比重在0.60～1.30之間。
3、成孔液的其他設計指標的參考范圍為：失水量應不大于15ml/30min，含砂量不大于8%，膠體率不小于90%，PH值視不同情況在6～11之間調整，潤滑系數應控制在0.02～0.50。
第三節 按地層分類的成孔液類型
按適用條件，可以把成孔液分為：
? 用于砂層、卵礫石層、破碎帶等機械性分散性地層的泥漿—松散層泥漿；
? 用于土層、泥巖、頁巖等水敏性地層的泥漿—水敏抑制性泥漿；
? 用于巖鹽、鉀鹽、天然堿等水溶性地層的泥漿—水溶抑制性泥漿；
? 用于較為穩定、漏失較小的硬巖鉆進的泥漿—硬巖鉆進泥漿；
? 用于異常低壓或異常高壓地層的低比重泥漿或加重泥漿；

第四節 成孔液的配制
較全面的泥漿設計的基本流程是：設計泥漿的重度、流變性、降失水性等主要技術指標；確定泥漿的膠體率、允許含砂量、固相含量、pH值、潤滑性、滲透率、泥皮質量等重要參數；選擇造漿粘土和處理劑；進行泥漿處理劑配方設計；泥漿材料用量計算；確定泥漿的制備方法；擬訂泥漿循環、凈化、管理措施。
(1)．按平衡地層壓力的要求計算泥漿的重度ν。即νh=PC或νh=P0。PC、P0分別為井深H處的地層側壓力或地層空隙流體壓力，它們的確定方法見第三節。那么，究竟是按PC還是按P0計算，要視實際情況下平衡哪那一種壓力更為重要來定。如果兩者都需要平衡，就應該分別計算出兩種結果，權衡出介于兩者之間的某值。一般鉆井泥漿的重度在1.02~1.40之間。
(2)．考慮懸排鉆碴、護壁堵漏的要求確定泥漿的流變性。流變性的指標主要是粘度η和切力τ。η和τ的調整范圍很寬，一般η的范圍在10cP～100cP ，τ的范圍在 ～ ，應視不同鉆井情況具體確定，詳見第二章和本章第六節至第十節的介紹。另外，在一些情況下，還要考慮泥漿的剪切稀釋作用和觸變性。
(3)．泥漿的其他設計指標的參考范圍為：失水量一般應不大于15ml/30min，含砂量不大于8%，膠體率不小于90%，pH值視不同泥漿在6～11之間變化，潤滑性必要時應控制在 。
各種鉆進情況下的鉆進目的、地層特點、鉆進工藝方法等差異甚大，因而對鉆井泥漿性能等有明顯的不同的要求，設計重點也因此而不同。例如，在鉆碴粗大及井壁松散的地層中，泥漿的粘度和切力等流變性指標成為設計重點；在穩定的堅硬巖中鉆進，泥漿設計的重點是針對鉆頭的冷卻和鉆具的潤滑，而此時護壁和排粉等則處于次要位置。又如在遇水膨脹塌孔的地層中鉆進，泥漿的設計重點則應放在降失水護壁上；在對壓力敏感的地層中，泥漿的重度設計又顯得尤為重要。似此，針對特定的鉆進情況，在全面設計中找出相應的設計要點，是做好泥漿設計的關鍵所在。
在泥漿性能設計中可能會遇到一些相互矛盾的情況，滿足一些設計指標時，另一些指標則得不到滿足。對此，應該抓住主要問題，兼顧次要問題，綜合照顧全面性能。
在一些要求不高的場合，可以酌情精簡對泥漿性能的設計，適當放寬對一些相對次要指標的要求，以求得最終的低成本和高效率。

第五節 材料用量的計算
1. 泥漿總體積的計算
所需泥漿總量V是鉆孔內泥漿量V1、地表循環凈化系統泥漿量V2、漏失及其它損耗量V3的總和： V=V1+V2+V3
其中鉆孔內泥漿量為：
地表循環凈化系統泥漿量為泥漿池、沉淀池、循環槽和地面管匯的體積之和。漏失及其它損耗量，應根據實際情況確定。
2. 粘土粉用量計算
配制1m3體積的泥漿所需粘土重量q按以下過程推導計算：

式中： ――粘土的比重，2.6～2.8；
――泥漿的比重；
――水的比重
3、配漿用水量計算
配制1m3體積的泥漿所需水量Vw為
4 增加比重加土（或重晶石）量的計算
配制加重泥漿時，加重1 m3泥漿所需加重劑的重量W(Kg)為：

式中： ――加重劑的比重； ――加重泥漿的比重； ――原漿的比重
5 降低泥漿比重所需加水量x（m2）

式中：V――原漿體積，(m3)；： ――原漿比重； ――加水稀釋后的泥漿比重； ――水的比重．
6 泥漿處理劑的用量計算
總的來看，處理劑在泥漿中的加量較少，按體積含量計一般只占泥漿總體積的0.1%~1%。具體數值由不同的配方決定。值得注意的是要澄清處理劑的加量單位，粉劑一般是以單位體積泥漿中加入的重量來計，而液劑則是以單位體積泥漿中加入的體積量來計。在一些特殊情況下，還有以單位粘土粉重量中加入多少處理劑來計算。

標簽：鉆井液種類組成