A. 什麼是石油鑽井液
鑽井液是指滿足鑽井與完井工程所需要的多功能循環流體。由於在旋轉鑽井中絕大多數是使用液體，少量使用氣體或泡沫，因此把鑽井流體稱作「鑽井液」。目前應用最廣泛、研究最深入的是水基鑽井液，因此鑽井液也常稱泥漿(舊稱)。我國鑽井液技術發展很快。1953年前後開始使用鈣基鑽井液，開創了粗分散體系的歷史。20世紀60年代研製成功了CMC、FCLS處理劑以及70年代鑽成了7000m的超深井，又使我國的鑽井液技術前進了一大步。1973年前後開始了不分散體系鑽井液的研製和使用，目前已基本完善。80年代開始了陽離子鑽井液的研製。
一、鑽井液的作用及成分鑽井液在鑽井工程中的主要功用是：(1)清洗井底，攜帶岩屑；(2)冷卻和潤滑鑽頭、鑽柱；(3)形成泥餅，保護井壁；(4)控制與平衡地層壓力；(5)懸浮岩屑和加重劑；(6)提供所鑽地層的有關資料；(7)將水功率傳給鑽頭；(8)防止鑽具腐蝕。
鑽井液的主要成分有：(1)水(淡水、鹽水、飽和鹽水等)；(2)膨潤土(鈉膨潤土、鈣膨潤土、有機土、抗鹽土等)；(3)化學處理劑(無機類、有機類、表面活性劑類、高聚合物類、生物聚合物類等)；(4)油(輕質油、原油等)；(5)氣體(空氣、氮氣、天然氣等)。這些成分在各類鑽井流體中所形成的分散體系不同，因此所起到的作用也不同。從物理化學觀點看,鑽井液是一種多相不穩定體系,包括懸浮體(如重晶石粉、鑽屑、粘土粉等)、膠體(如高聚合物、膨潤土的水溶液等)和真溶液(如氯化鈉、碳酸鈉的水溶液等),其中起主要作用的是膠體成分。
為了滿足鑽井工程的要求、改善鑽井流體的性能，需要在各種鑽井液中加入處理劑。根據所起的作用將處理劑分為鹼度調節劑、除鈣劑、除泡劑、起泡劑、減稠劑、增稠劑、絮凝劑、潤滑劑、殺菌劑、乳化劑、堵漏劑、加重劑、腐蝕抑制劑、表面活性劑、頁岩水化抑制劑、濾失量降低劑、解卡劑、高溫穩定劑等18類，約100～150種,其中經常使用的有20種左右。研究和開發處理劑，是提高鑽井液技術水平的重要內容。
二、鑽井液的性能為了正確使用鑽井液，首先需要對鑽井液的基本性能有正確的認識。一般用密度、粘度、切力、失水量、泥餅、pH值、穩定性、膠體率、含鹽量和含砂量等項指標來表示鑽井液性能的好壞。這些指標直接影響鑽井質量和鑽井速度。為了快速打出優質井，必須針對不同的鑽井情況和要求調整好鑽井液的性能指標。對於一般井，著重要求提高鑽速、安全鑽井；對於深井，還要能夠做到充分暴露油氣層；對於生產井，還要做到保護油氣層,提高產量。這些要求都需要通過制定合理的鑽井液性能指標來實現。
1.密度鑽井液密度是指鑽井液單位體積的質量，一般用符號ρ表示，習慣上單位用g/cm3。鑽井液柱對井壁和井底產生的壓力可以平衡地層壓力、防止井噴、穩定和保護井壁,同時可防止高壓油、氣、水侵入鑽井液破壞其性能，使井下情況復雜化。調節鑽井液密度可以控制液柱產生的壓力。鑽井液密度過大會增大動力消耗,降低鑽速,憋漏地層,傷害甚至壓死油氣層，因而鑽井液密度不能過高。在可比條件下，密度下降0.1～0.2g/cm3，鑽速可提高10%以上。因此，國外目前盡量採用低密度鑽井液鑽井。
2.粘度、觸變性和切力1)粘度鑽井液粘度是流動時鑽井液中固體顆粒間、固體顆粒與液體之間以及液體分子之間的內摩擦的反映。由於測量方法不同，有不同的粘度值。目前最常用的是塑性粘度。
塑性粘度是指在層流流動狀況下，鑽井液中固相顆粒間、固體與液體分子間的內摩擦以及液體本身受剪切所產生的流動阻力的總和。用旋轉粘度計測定，單位用mPa·s表示。
影響塑性粘度的主要因素是鑽井液中所含固體顆粒的數量、大小以及粘土礦物的類型。固體顆粒多、粒度細，比表面增加，內摩擦增大，塑性粘度必然增加。降低塑牲粘度最有效的辦法是用水稀釋或通過機械降砂的辦法降低固相含量。
鑽井液的粘度要適當。粘度太低，不利於攜帶岩屑；粘度太高則會帶來許多問題，如：(1)使流動阻力增大、泵壓上升、排量下降，井底清洗效果變差，以致於嚴重影響鑽速。(2)造成清砂和降氣工作困難。(3)易引起泥包鑽頭，造成「拔活塞」或卡鑽。(4)下鑽後開泵困難，循環壓力高，易憋漏地層。因此，必須根據鑽井速度、動力設備和所鑽地層的實際情況選擇合適的粘度。
2)觸變性和切力鑽井液的觸變性是指鑽井液攪拌後變稀、靜置後變稠的這種特性。鑽井液在停止攪拌後，由於粘土顆粒形狀不規則、性質不均勻，粘土顆粒間能形成網狀結構，慢慢失去流動性，並且結構強度隨靜止時間的延長而增加。用力攪拌可以破壞網狀結構，使鑽井液重新恢復其流動性。這就是觸變性的一般機理。這種情況在鑽井中經常出現，如鑽進時鑽井液不斷循環，粘度較低；而起、下鑽時鑽井液停止循環，粘度就增大。
鑽井液的觸變性可用靜切力來表示。靜切力是指破壞每平方厘米鑽井液的網狀結構所需的最小力，單位為mg/cm2。鑽井液靜切力的大小可用切力計進行測定。
由於鑽井液具有觸變性，則靜止時間不同，靜切力也不同。一般測兩種靜止時間的切力：靜止1min後所測切力值為初切；靜止10min後所測切力值為終切。1min與10min切力值的差異是由觸變性所決定的，故其差值能描述鑽井液觸變性的大小。
鑽井液流動時，部分網狀結構被破壞，同時另一部分的網狀結構又在恢復，最終形成一種動態平衡。網狀結構的存在使鑽井液具有一定的膠凝強度。度量動態平衡狀態下網狀結構強度大小的量稱作動切力。動切力是鑽井液在層流狀態時一項非常重要的性能參數，它對流動阻力及運輸岩屑的能力影響最大。動切力受粘土粒子表面性質、固相濃度和固相表面帶電性質等因素的影響。常用旋轉粘度計測定，單位為g/cm2。
3.失水量與泥餅在鑽井過程中鑽井液的失水可分為靜失水和動失水。一般動失水是指鑽井液流動循環過程中的失水。循環中泥餅有一個形成過程，從建立、增厚直到平衡，在這個階段的失水都屬於動失水。靜失水是指靜止狀態的失水量，地面測量的失水就是靜失水。起鑽時鑽井液停止循環，泥餅隨著失水量的增加有所增厚，隨著泥餅增厚失水量又有所減少，這個階段屬於靜失水。鑽井過程實際上是靜失水與動失水交替變化的過程。
1)泥餅的形成和失水鑽井所遇到的礫石層、砂岩層及裂縫性地層等都是有孔隙和裂縫的，也就是說這些岩層具有滲透性。當鑽井液柱產生的壓力大於地層壓力時，鑽井液會沿岩層的縫隙滲入地層。開始時，鑽井液中較大的固體顆粒先將大孔堵小一些；然後，由次大的顆粒再將孔堵小一些。持續堆積固體顆粒使孔越來越小，最後形成泥餅。泥餅的形成過程如圖5-7所示。
圖5-7鑽井液失水示意圖
與此同時，鑽井液中的自由水滲入地層。滲入地層的水稱為鑽井液的失水。泥餅形成過程中，鑽井液中自由水滲入地層的阻力逐漸增加，失水逐漸減少。泥餅形成後，失水主要取決於泥餅本身的滲透性，而地層滲透性對於失水的影響就變得很小。因此，鑽井液失水和泥餅的形成是同時進行的，也是相互影響的。開始由於失水形成泥餅，而形成的泥餅反過來又阻止進一步失水。鑽井液的失水量和泥餅可用失水儀測定。
2)泥餅和失水與鑽井的關系泥餅在失水過程中才能形成，所形成的泥餅又能鞏固井壁並阻止進一步濾失。失水過大會引起油層中粘土膨脹等井下復雜情況，損害油氣層的滲透率，故失水應盡可能低一些。
泥餅的作用主要有以下幾個方面：
(1)泥餅可以控制失水。
(2)泥餅有潤滑作用，可以減少鑽具轉動的動力消耗，另一方面也可以防止粘附卡鑽。
(3)泥餅膠結性好，鞏固井壁作用強，可防止鬆散地層的剝蝕掉塊和坍塌。
(4)泥餅有可壓縮性，在深井段可以進一步降低失水，鞏固井壁。
從以上分析可以看出,一般要求失水量越小越好，但也要根據實際情況作具體分析。在快速鑽井過程中或在不易坍塌的地層鑽井時可用清水。這時雖然失水量較大，但可大大提高鑽速，並可節約處理劑用量。另外，鑽井液類型不同要求的失水量范圍也不同。聚合物鑽井液、鹽水鑽井液雖然比淡水鑽井液失水量大，但由於聚合物及鹽水鑽井液能抑制泥頁岩，仍可保持井壁穩定。
4.pH值鑽井液的pH值，即酸鹼度,是鑽井液中氫離子濃度的負對數值。pH值小於7時，鑽井液為酸性,pH值越小，酸性越強。pH等於7時，鑽井液為中性。pH值大於7時，鑽井液為鹼性，pH值越大，鹼性越強。高鹼性鑽井液(如石灰鑽井液)pH值為12～14；不分散低固相鑽井液的pH值為8～9；弱酸性鑽井液(如飽和鹽水鑽井液)，pH值為6～7。現代鑽井常用低鹼性鑽井液。
5.含砂量鑽井液的含砂量是指鑽井液中不能通過200號篩子(篩孔邊長74μm)的砂子占鑽井液總體積的百分數。
鑽井液的含砂量過大，則易磨損鑽具和泵的零件。隨含砂量的增加，泥餅變粗變厚、摩擦系數增大、密度增加，嚴重時會引起卡鑽。因此，一般要求鑽井液的含砂量小於1%。
一般採用含砂量瓶及特別儀器進行含砂量的測定。
6.含鹽量鑽井液的含鹽量是指鑽井液濾液中含可溶性鹽類(鈉鹽和鈣鹽等)的數量，用每升溶液中含鹽類的毫克數表示。
可用滴定法或確定鑽井液電導率的方法來測定含鹽量。
7.穩定性鑽井液的穩定性可以從兩方面分析：
(1)鑽井液中的固相是否容易下沉以及沉降的快慢(稱沉降穩定性)。
(2)鑽井液中的粘土顆粒是否容易粘結變大(稱絮凝穩定性)。
現場一般只測沉降穩定性。沉降穩定性的好壞，在一定程度上也能反映出絮凝穩定性的好壞。此外，絮凝穩定性還可以根據失水、切力、沉降體積等間接測得。
B. 儲油氣層的檢測方法是什麼
1.常規分析1）薄片及鑄體薄片鑒定
表2—16 岩屑含油等級指數（以冀東油田為例）
（4）油田水及乾酪根中有機酸測定。
油田水及乾酪根中的有機酸在埋藏成岩次生孔隙形成中有重要的作用。這些低碳酸（C1—C6）的單、雙官能團羧酸（包括甲、乙、丙、丁、戊酸及甲二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸）能有效地絡合礦物中的鋁，形成易溶於水的有機鹽，從而大大提高了鋁硅酸鹽及碳酸鹽礦物的溶解度，導致孔隙度增加。因而有機酸高濃度帶也就是次生孔隙發育帶。
Surdam R.C.（1982）對次生孔隙形成曾作了系統的實驗研究。研究結果表明，導致碳酸鹽礦物，特別是硅酸鹽礦物溶解的是孔隙水中的羧酸。
Carothers和Kharaba（1978）曾查明，在80～140℃的溫度范圍內，油田水中所含羧酸可達100～1000μg/g。
目前，測定有機酸的方法有離子色譜法、氣相色譜法、液相色譜法、毛細管電泳法等多種。
C. 什麼是聚丙烯醯胺,聚丙烯醯胺有哪些用途
我國聚丙烯醯胺的應用最早用於礦物精選，而後在製糖、造紙、鋼鐵、水處理等領域的應用逐漸擴大。目前我國聚丙烯醯胺的應用領域主要集中在石油開采、水處理、造紙、製糖、洗煤和冶金等領域，其消費結構為：油田開采佔81%，水處理佔9%，造紙佔5%，礦山佔2%，其它佔3%。
一、聚丙烯醯胺用於石油開采：
（a）聚丙烯醯胺用作驅油劑：
在提高石油採收率的三次採油方法中，用聚丙烯醯胺作驅油劑佔有重要地位。聚合物作用是調節注入水的流變性，增加驅動液粘度，改善水驅波發效率，降低地層中水相滲透率，使水與油勻速地向前流動。採用膠束/聚合物驅油時，先將表面活性劑與助劑配成具有超低界面張力的微乳液注入注水井中，再注聚合物溶液，最後注水。水呈柱塞流動向前推進，驅替分散在孔隙內的殘余油，提高原油的釆收率。用於三次採油的聚丙烯醯胺一般質量分數為10%-50%、相對分子質量從幾十萬到千餘萬。我國大型油田包括大慶、勝利、遼河、大港等已進入開采中後期，采出油綜合含水率日趨提高。為穩定我國東部油田產量，採用三次採油技術，提高釆油率，保證油田穩產勢在必行。大慶油田已工業化推廣應用聚丙烯醯胺驅油實驗，並取得較好增油效果。
（b）聚丙烯醯胺用作堵水調整劑：
在油田生產過程中，由於地層的非均質性，常產生水浸問題，需要進行堵水，其實質是改變水在地層中的滲流狀態，以達到減少油田產水、保持地層能量、提高油田最終採收率的目的。聚丙烯醯胺類化學堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低最高可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有的，通常視地層類型選擇合適的聚丙烯醯胺分子量。均質性好、平均滲透率高的油層，可選用中相對分子質量5x106-7x106的聚丙烯醯胺；基岩滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對分子質量10x107聚丙烯醯胺。聚丙烯醯胺在使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網路，使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內碳酸鹽底水油藏高含水油田堵水中應用，取得明顯效果。採用聚丙烯醯胺還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道。實踐中已取得良好效果。
（c）聚丙烯醯胺用作鑽井液調整劑：
聚丙烯醯胺作為鑽井液調整劑，經常使用部分水解聚丙烯醯胺Hp，它由聚丙烯醯胺水解而得。其作用是調節鑽井液的流變性，攜帶岩屑，潤滑鑽頭，減少流體損失等。用聚丙烯醯胺調制的鑽井泥漿比重低，可減輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發現油氣層，並有利於鑽進，鑽進速度比常規泥漿高19%，比機械鑽速高45%左右，此外，還可大大減少卡鑽事故，減輕設備磨損，並能防止發生井漏和坍塌
（d）用作壓裂液添加劑。壓裂工藝是油田開發緻密層的重要增產措施。亞甲基聚丙烯醯胺交聯而成的壓裂液，因具有高粘度、低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、粘度穩定性好、殘渣少、貨源廣以及配製方便和成本低而被廣泛應用網。
二、聚丙烯醯胺用於水處理：
聚丙烯醯胺的醯胺基可與許多物質親和、吸附而形成氫鍵。高分子量聚丙烯醯胺在被吸附的粒子間形成"橋聯"，生成絮團，有利於微粒下沉。聚丙烯醯胺類絮凝劑能適應多種絮凝現象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，後處理容易，對某些情況具有特殊的價值。我國的原水處理、城市污水處理和工業廢水處理行業都在不同程度地使用聚丙烯醯胺作為絮凝劑。聚丙烯醯胺是目前應用最廣、效能最高的高分子有機合成絮凝劑。
（3）聚丙烯醯胺用於造紙。
聚丙烯醯胺在造紙工業中主要應用於兩方面：一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度包括干強度和濕強度。另外，使用聚丙烯醯胺還可以提高紙的抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能。
（4）聚丙烯醯胺醫葯工業：
PAM水凝膠的特點之一是，在某一臨界溫度下，它在水中的溶脹性隨溫度的微小變化發生激劇的突變、體積的變化可達幾十至幾百倍。這一性質可用於水溶液的提濃過程，避免高溫，這對一些有機物或生物物質提取很有價值。PAM水溶膠還可用於葯物的控制釋放和酶的包埋、蛋白質電泳、人工器官材料、接觸眼鏡片等。
（5）聚丙烯醯胺用於礦冶行業：
采礦過程中，通常使用大量水，最後常需回收水中的有用固體，並將廢水凈化回收使用。應用聚丙烯醯胺絮凝，可促進團粒的下沉、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設備投資和加工成本，並避免環境污染。鈾礦提取是聚丙烯醯胺最早的重要應用領域之一，用酸或磺酸鹽溶液瀝取鈾礦石時，在瀝取物的濃縮和過濾中，添加聚丙烯醯胺處理非常有效。
（6）聚丙烯醯胺用於紡織、印染工業：
聚丙烯醯胺作為織物處理的上漿劑、整理劑，以及可生成柔順、防皺、防黴菌的保護層。利用它的吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷張率。聚丙烯醯胺作後處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時，聚丙烯醯胺可使產品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非硅高分子穩定劑
（7）聚丙烯醯胺其它應用：
水敏性凝膠：聚丙烯醯胺水凝膠在水中的溶脹性在某一臨界溫度隨濕度的微小變化發生急劇的突變，體積變化可達幾十至幾百倍。這一性質可應用於某些水溶液的提濃，而免除使用高溫，對一些有機物質或生物物質的提取頗有價值。食品加工：聚丙烯醯胺可用於製糖工業用化學助劑，此外，可用於各種肉類、水果和蔬菜清洗水的凈化以及果酒和啤酒的澄清，使用高分子量的聚丙烯醯胺（水解度25%-30%，作為絮凝劑可用於糖漿澄清處理，可以盡可能多的除去非糖分，以提高質量。電鍍工業：在電鍍液中，添加聚丙烯醯胺可使金屬沉澱均勻化，使鍍層更加光亮。
吸水性樹脂：高吸水性樹脂已經廣泛應用於工業、農業和日常生活，這類聚合物凝膠有較高的強度，吸水量可達自重的數百倍，甚至上千倍以上。近年由於生產尿不濕和衛生巾的高吸水性樹脂需求增長，對聚丙烯醯胺需求量也增長很快。
包裝：25公斤/袋，規格：40-60目，運輸，汽運。價格：按訂貨量 質量：按客戶要求。
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