一、稀释剂 泥浆稀释剂,或分散剂,通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度(见图 1)。稀释剂吸附粘土层,因此破坏了层间的引力。加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。 大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。与无机稀释剂相比,有机稀释剂可用于高温条件下 (铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂,但是不适合用于环境敏感地区) 。有机稀释剂通常会有助于滤失控制。 聚合;絮凝;(面对面);(边对面);(边对边);解胶;抗絮凝 图. 1 粘土颗粒的连接 无机稀释剂包括焦磷酸钠(SAPP)、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。无机稀释剂在低浓度情况下是有效的,但是通常只用于 150ºF 的温度以下。它们的应用一般局限于氯化物浓度低和 pH 值低的淡水粘土泥浆。 长期以来,水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用,其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。钻井作业中钻屑不断混进泥浆中,那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用机械的方式清除。 应当定期添加水到水基泥浆中,以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。如果不补充水,那么由于固相浓度增加,粘度就会上升。而化学方式的降粘效果不佳。在没有添加重晶石或膨润土的情况下,塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。 磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用,因此,它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶臵换,它可使片晶相互排斥,最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。 在被严重污染的离子环境中,磷酸盐的使用是有限的。如果有自由的钙离子或镁离子存在,不论其数量多少,都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。由于清除了可用的磷酸盐,这就限制了降粘能力。 表 2 列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐 表2 常用磷酸基 化学名称 添加剂pH 值 温度限制 酸性钠 焦磷酸盐 钠盐 六偏磷酸盐 钠 四磷酸盐 三-钠 焦磷酸盐 4.8 6.8 7.5 10.0 130° F 130° F 130° F 130° F 优点 1) 在井深较浅的条件下,在大多数膨润土水基泥浆中,磷酸盐是一种十分有效的稀释剂。 2) 在低于 130ºF 的温度条件下,有少数稀释剂效果十分突出。 缺点 1) SAPP 的pH 值为 4.8,因此,需要采用苛性钠或其它含有羟离子的添加剂...