首页/文章/ 详情

关于泥浆性能

现代石油人

6月前浏览997

一. 粘土类

(一) 膨润土：

膨润土在淡水钻井液中具有以下作用：

(1)增加粘度和切力提高井眼净化能力；

(2)形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；

(3)对于胶结不良的地层可改善井眼的稳定性；

(4)防止井漏。

(二) 海泡石：有很强的造浆能力，用它配制的钻井液具有较高的热稳定性；还具有一定的酸溶性(在酸中可溶解 60%左右)因此在保护油气层的钻并液中还可用做酸溶性暂堵剂。

(三) 有机土：由膨润土经季盐类阳离子表面活性剂处理而制成的亲油膨润土。有机土可以在油中分散，形成结构，其作用与水基钻井液中的膨润土类似关。

(四) 凹凸棒石和坡缕编石：抗盐、耐高温的粘土矿物，要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液。

二. 加重材料

常用的钻井液加重材料

加重材料(Weighting Material)又称加重剂由不溶于水的惰性物质经研磨加工制备而成。为了对付高压地层和稳定井壁，需将其添加到钻井液中以提高钻井液的密度。加重材料应具备的条件是自身的密度大，磨损性小，易粉碎；并且应属于惰性物质，既不溶于钻井液，也不与钻井液中的其它组分发生相互作用钻井液的常用加重材料有以下几种：

重晶石粉(Barite)

重晶石粉是一种以 BaSO_4为主要成分的天然矿石，经过机械加工后而制成的灰白色粉末状产品。按照 API标准，其密度应达到4.2 g/cm^3末细度要求通过 200目筛网时的筛余量3.0%。品石粉一般用于加重度不超过 230g/cm^3的水基和油基钻井液，它是目前应用最广泛的一种钻井液加重剂。

石灰石粉(Limestone)

石灰石粉的主要成分为 CaCO_3，度为2.7~2.9 g/cm^3。易与酸等无机酸类发生反应，生成 CO_2、H_2 O 和可溶性盐，因而适于在非酸敏性而又需进行酸化作业的产层中使用，以减轻钻井液对产层的损害。但由于其密度较低，一般只能用于配制密度不超过1.68 g/cm^3 (14 ppg)的钻井液和完井液。

铁矿粉(Hematite)和钛铁矿粉(Ilmenite)

前者的主要成分为 Fe_2 O_3，密度 4.9~5.3 g/cm^3；后者的主要成分为 TiO_2∙Fe_2 O_3，密度 4.5~5.1 g/cm^3为棕色或黑褐色粉末。它们的密度均大于重晶石，故可用于配制密度更高的钻井液如果将某种钻井液加重至某一给定的密度，当选用铁矿粉时加重后钻井液中的固相含量(常用体积分数表示显然要比选用重晶石时低一些。例如，用密度为 4.2g/cm^3的重晶石将某种钻井液加重到2.28g/cm^3其固相含量为39.5%；而使用密度为5.2g/cm^3的铁矿粉将该钻井液加至同样密度时，固相含量仅为 30.0%。加重后固相含量有利于流变性能的调控和提高钻速。此外，由于铁矿粉和铁铁矿粉均具有一定的酸溶性，因此可应用于需进行酸化的产层。

由于这两种加重材料的硬度约为重晶石的两倍因此耐研在使用中颗粒尺寸保持较好，损耗率较低。但另一方面，对钻具、钻头和泵的磨损也较为严重在我国，铁矿粉是用量仅次于重晶石的钻井液加重材料。

方铅矿粉(Galena)

方铅矿粉是一种主要成分为 PbS的天然石粉，一般是黑褐色由于其密度高达 7.4~7.7g/cm^3因而可用于配制超高密度钻井液，以控制地层出现的异常高压。由于该加重剂的成本高、货源少一般仅限于在地层孔隙压力极高的特殊情况下使用。如我国滇黔桂石油勘探局在官-3 井使用方铅矿配制出密度为 3.0g/cm^3的超高密度钻井液。

无机处理剂

纯碱

加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降，粘度、切力增大。但过量的纯碱会导致粘土颗粒发生聚结，使钻井液性能受到破坏。其合适加量需通过造浆实验来确定。

此外，在钻水泥塞或钻井液受到钙侵时，加人适量纯碱使 Ca^(2+)沉淀成CaCO^3；从而使钻井液性能变好。

烧碱

烧碱主要用于调节钻井液的 pH 值；与丹宁、褐煤等性处理剂一起配合使用，使之分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分。还可用于控制钙处理钻井液中Ca^(2+)的浓度等。

石灰

在钙处理钻井液中，石灰用于提供Ca^(2+)控制的水化分能力使之保持在适度絮凝的状态；在油包水乳化钻井液中，CaO 用于使烷基磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节 pH 值。但需注意在高温条件下石灰钻井液可能发生固化反应，使性能不能满足要求，因此在高温深井中应慎用。此外，石灰还可配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。

石膏

在钙处理钻井液中石与石灰的作用大致相同都用于提供适的 Ca^(2+)其差别在于石膏提供的钙离子浓度比石灰高一些，此外用石膏处理可避免钻井液的 pH 值过高。

氯化钙

在钻井液中，CaCl_2要用于配制防塌性能较好的高钙钻井液。用CaCl_2处理钻井液时常常引起 pH 值降低。

(六) 氯化钠

食盐主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以防止岩盐井段溶解，并抑制井壁泥页岩水化膨胀。此外，为保护油气层，还可用于配制无固相清洁盐水钻井液，或作为水溶性暂堵剂使用。

(七) 氯化钾

KCl是一种常用的无机盐类页岩抑制剂，具有较强的抑制页岩渗水化的能力，若与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。

(八) 硅酸钠

它可使裂缝性地层的一些裂缝发生愈合或提高井壁的破裂压力从而起到化学固壁的作用。

重铬酸钾

在钻井液中 CrO_4^(2-)能与有机处理剂起复杂的氧化还原反应，生成的 Cr^(3+)极易吸附在粘土颗粒表面，又能与多官能团的有机处理剂生成络合物(如木质素磺酸路、路腐植酸等)在抗高温深井钻井液中，常加人少量重铬酸盐以提高钻井液的热稳定性，有时也用做防腐剂。但铬酸盐有毒，因而限制了它的广泛使用。

混合金属层状氧化物

混合金属层状氢氧化物(Mixed Metal Layered Hydroxide Compounds，简称为MMH)由一种带正电的晶体胶粒所组成，常称为正电胶。目前，其产品有溶胶、浓胶和胶粉等三种剂型。实验表明，该处理剂对粘土水化有很强的抑制作用与膨润土和水所形成的复合体具有独特的流变性能。

有机处理机

降粘剂

降粘剂又称为解絮凝剂(Deflocculants)和稀释剂(Thinners)。钻井液在使用过程中，常常由于温度升高、盐侵或钙侵固相含量增加或处理剂失效等原因使钻井液形成的网状结构增强，钻井液粘度、切力增加。若粘度、切力过大，则会造成开泵困难、钻屑难以除去或钻井过程中激动压力过大等现象，严重时会导致各种井下复杂情况。因此，在钻井液使用和维护过程中，经常需要加入降粘剂，以降低体系的粘度和切力，使其具有适宜的流变性。钻井液降粘剂的种类很多。根据其作用机理的不同，可分为两种类型即分散型稀释剂和聚合物型稀释剂。在分散型稀释剂中主要有丹宁类和木质索磺酸盐类，聚合物型稀释剂主要包括共聚型聚合物降粘剂和低分子聚合物降粘剂等。

丹宁类

一般认为，单宁类降粘剂的作用机理是单宁酸环上相的双酚基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键边缘的 Al^(3+)处，而剩余的-ONa 和-COONa 均为水化基团，它们又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使粘土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端-面和端-端连接而形成的网架结构，使粘度和切力下降。

因此，单宁类降粘剂主要是通过拆散结构而起降粘作用的。也就是说，降低的主要是动切力τ_0，而对塑性粘度μ_p的影响较小。若要降低μ_p，应主要通过加强钻井液固相控制来实现。单宁酸钠的上述稀释机理是具有代表性的，其它分散型降粘剂的作用机理均与之相似。

由于降粘剂主要在粘土颗粒的端面起作用，因此与降滤失剂相比，其用量一般较少。当加大其用量时，单宁碱液也会在一定程度上起降滤失的作用。这是由于随着结构的拆散和粘土颗粒双电层斥力和水化作用的增强，有利于形成更为致密的泥饼。

木质索磺酸盐类

铁铬盐对钻井液的稀释作用包括两个方面。一是在粘土颗粒的断键边缘上形成吸附水化层，从而削弱粘土颗粒之间的端-面和端-端连接，从而削弱或拆散空间网架结构，致使钻井液的粘度和切力显著降低；二是铁铬盐分子在泥页岩上的吸附，有抑制其水化分散的作用，这不仅有利于井壁稳定，还可以防止泥页岩造浆所引起的钻井液粘度和切力上升。

共聚型聚合物降粘剂

X-40系列降粘剂：X-40 系列处理剂的之所以具有较强的稀释作用，主要是由其线型结构、低相对分子质量及强阴离子基团所决定的。一方面，由于其分子量低，可通过氢键优先吸附在粘土颗粒上，从而顶替掉原已吸附在粘土颗粒上的高分子聚合物，从而拆散了由高聚物与粘土颗粒之间形成的“桥接网架结构”；另一方面，低分子量的降粘剂可与高分子主体聚合物发生分子间的交联作用，阻碍了聚合物与粘土之间网架结构的形成，从而达到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度过大，相对分子质量过高，反而会使粘度、切力增加。

XY-27：由于在XY-27 的分子链中引人了阳离子基团，能与粘土发生离子型吸附，又由于是线性相对分子质量较低的聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在粘土颗粒上。而且XY-27 的特有结构使它与高聚物之间的交联或络合机会增加，从而使其比阴离子聚合物降粘剂有更好的降粘效果。

低分子聚合物降粘剂

磺化苯乙烯-马来酸酥共聚物(Sulfonated Styrene-Maleic Anhydride Copo-lymer)是由苯乙烯、马来酸酐、磺化试剂、溶剂（甲苯）、引发剂和链转移剂（硫醇）通过共聚、磺化和水解后制得的，其代号为SSMA。相对分子质量为1000~5000，抗温可达 200℃以上。它是一种性能优良的抗高温稀释剂，国外已在高温深井中广泛使用。但这种产品的成本较高，我国也在进行研究和试制。

降滤失剂

降失剂又称为滤失控制剂(Filtration Control Agent)降失水剂。在钻井过程中，钻井液的滤液侵入地层会引起泥页岩水化膨胀，严重时导致井壁不稳定和各种井下复杂情况，钻遇产层时还会造成油气层损害。加入降滤失剂的目的就是要通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的饼，尽可能降低钻井液的滤失量。降滤失剂是钻井液处理剂的重要剂种，主要分为纤维素类、腐植酸类丙烯酸类、淀粉类和树脂类等。由于其品种繁多，下面仅选择每一类中具有代表性的产品进行介绍。

纤维素类

纤维素是由许多环式葡萄糖单元构成的长链状高分子化合物。以钠羚甲基纤维素（CMC）为例，它可以提高粘土颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻井液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。此外，具有高粘度和弹性的吸附水化层对泥饼的堵孔作用和 CMC 液的高粘度也在一定程度上起降滤失的作用。

腐植酸类

褐煤碱液：含有多种官能团的阴离子型大分子腐植酸钠吸附在粘土颗粒表面形成吸附水化层，同时提高粘土颗粒的ξ电位因而增大颗粒聚结的机械阻力和静电斥力，提高钻井液的聚结稳定性，使其中的粘土颗粒保持多级分散状态，并有相对较多的细颗粒，所以能形成致密的泥饼此外，粘土颗粒上的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥饼更加致密。

硝基腐植酸钠：硝基腐植酸钠具有良好的降滤失和降粘作用。其突出特点:一是热稳定性高，抗温可达 200℃以上；二是抗盐能力比褐煤碱液明显增强，在含盐 20%~30%的情况下仍能有效地控制滤失量和粘度。其抗钙能力也较强，可用于配制不同 pH值的石灰钻井液。

③ 铬腐植酸：铬腐植酸也可在井下高温条件下通过在煤碱剂处理的钻井液中加重铬酸钠转化而得。试验表明，它既有降滤失作用，又有降粘作用。特别是它与铁铬盐配合使用时(常用配比为铬褐煤:铁铬盐=1:2)，有很好的协同效应。据报导铁铬盐腐植酸和表面活性剂(如 P-30或 Span-80等)组成的钻液具有很高的热稳定性和较好的防塌效果，曾在6 280 m的高温深井(井底温度为235℃)和易塌地层中使用，效果良好。

④ 磺甲基褐煤：由于引人了磺甲基水化基团，与煤碱剂相比，磺甲基褐煤的降滤失效果更进一步增强。磺甲基褐煤是我国用于深井的“三磺”处理剂之一。其主要特点是具有很强的热稳定性，在 200~230℃的高温下能有效地控制淡水钻井液的滤失量和粘度。其缺点是抗盐效果较差，在 200℃单独使用时，抗盐不超过3%但与磺甲基酚醛树脂配合处理时，抗盐能力可大大提高。

（3）丙烯酸类聚合物

① 水解聚丙烯腈：处理钻井液的性能，主要取决于聚合度和分子中的钠基与酷胺基之比(即水解程度)。聚合度较高时，降滤失性能比较强，并可增加钻井液的粘度和切力；而聚合度较低时，降失和增粘作用均相应减弱。为了保证其降滤失效果，羧钠基与酰胺基之比最好控制在 2:1~4:1。

② PAC141是丙烯酸丙胺丙酸和丙烯酸的四元共聚物。它在降滤失的同时，还兼有增粘作用，并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性能该处理剂能抗180℃的高温，抗盐可达饱和。

PAC142 是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的共聚物。在降滤失的同时，其增粘幅度比 PAC141 小。主要在淡水、海水和盐水钻井液中用做降滤失剂。在淡水钻井液中，其推荐加量为 0.2%~0.4%；在饱和盐水钻并液中推荐加量为1.0%~1.5%。

PAC143 是由多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物其相对分子质量为 150万~200万，分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基和磺酸基等多种官能团。该产品为各种矿化度的水基钻井液的降滤失剂，并且能抑制泥页岩水化分散。在淡水钻井液中的推荐加量为 0.2%~0.5%；在海水和饱和盐水钻井液中，推荐加量为 0.5%~2%。

丙烯酸盐 SK 系列产品

该系列产品为丙烯酸盐的多元共聚物。其外观为白色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。主要用做聚合物钻井液的降滤失剂。但不同型号的产品在性能上有所区别。例如SK-1 可用于无固相完井液和低固相钻液在配合用 NaC1、CaCl，等无机盐加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。SK-2 具有较强的抗盐、抗钙能力，是一种不增粘的降滤失剂SK-3 主要用在当聚合物钻井液受到无机盐污染后，作为降粘剂，同时可改善钻井液的热稳定性，降低高温高压滤失量。

树脂类

磺甲基酚醛树脂：磺甲基酚壁树脂(SMP-1、SMP-2)是一种抗高温降滤失剂。磺甲基酚醛树脂分子的主链由亚甲基桥和苯环组成，又引人了大量磺酸基，故热稳定性强，可抗 180~200℃的高温。因引入磺基的数量不同，抗无机电解质的能力会有所差别。目前使用很的 SMP-1型产品用于化于1×〖10〗^5 mg/l 的钻井液而SMP-2型产品可抗盐至饱和抗钙也可达2000 mg/l是主要用于饱和盐水钻井液的降滤失剂。此外，磺甲基酚醛树脂还能改饼的润滑性，对井壁也有一定的稳定作用。其加量通常在 3%~5%之间。

磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物(SLSP)：可以降低钻井液滤失量，还具有优良的稀释特性。

磺化褐煤树脂：Resinex 是自20 世纪70 年代后期以来国外常用的一种抗高温降滤失剂由50%的磺化褐煤和 50%的特种树脂组成。产品外观为黑色粉末，易溶于水，与其它处理剂有很好的相容性。据报导，在盐水钻井液中抗温可达 230℃，抗盐可达1.1×〖10〗^5 mg/l在含量为2000mg/的情况下仍能保持钻液性能稳定并且在降滤失的同时，基本上不会增大钻井液的粘度，在高温下不会发生胶凝因此，特别适于在高密度深井钻井液中使用。SPNH 是以褐煤和腈纶废丝为主要原料，通过采用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基、羧基和腈基等多种官能团的共聚物。SPNH 主要起降失作用，但同时还具有一定的降粘作用其抗温和抗盐、抗钙能力均与 Resinex 相似。总的来看其性能优于同类的其它磺化处理剂。

（5）淀粉类

① 羧甲基淀粉

羧甲基淀粉(Carboxymethyl Starch)是淀粉的改性产品，代号为CMS在碱性条件下，淀粉与氯乙酸发生化反应即制得段甲基淀粉。从现场试验情况看，CMS 降滤失效果好，而且作用速度快。在提粘方面，对塑性粘度影响小，而对动切力影响大，因而有利于携带钻屑。并且由于价格便宜，选用它作降滤失剂可降低钻井液成本。尤其是钻盐膏层时，可使钻井液性能稳定，滤失量低，并具有防塌作用。改性淀粉也更适于在盐水钻井液中使用，尤其在饱和盐水钻井液中效果最好。

羟丙基淀粉

羟丙基淀粉(Hydroxy Propyl Starch)的代号为 HPS。在碱性条件下淀粉与环氧乙烷或环氧丙烷发生醚化反应，便制得羟乙基淀粉或羟丙基淀粉。由于这种改性淀粉的分子链节上引人了羟基，其水溶性增粘能力和抗微生物作用的能力都得到了显著的改善。丙基淀粉为非离子型高分子材料，对高价阳离子不敏感，抗盐、抗钙污染能力很强。在处理 Ca^(2+)污染的钻井液时，比CMC 效果更好HPS 可与酸溶性暂堵剂 QS-2 等配制成无粘土相暂堵型钻井液，有利于保护油气层。在阳离子型或两性离子型聚合物钻井液中，HPS 可有效地降低钻井液的滤失量。此外，HPS 在固井、修井作业中可用来配制前置隔离液和修井液等。

抗温淀粉 DFD-140

抗温淀粉 DFD-140 是一种白色或淡黄色的颗粒分子链节上同时含有阳离子基团和非离子基团，而不含阴离子基团。DFD-140抗温性能较好，在 4%盐水钻井液中可以稳定到 140℃，在饱和盐水钻井液中可以稳定到130℃。并且可与几乎所有水基钻井液体系和处理剂相配伍。

增粘剂

为了保证井眼清洁和安全钻进，钻井液的粘度和切力必须保持在一个合适的范围，当粘度过低时，一种方法是通过增大膨润土含量来提粘。但在聚合物钻井液中该法会引起钻并液密度的固相含量增大，不利于实现低固相和提高机械钻速，对油气层保护也有不利影响。因此，经常采用添加增粘剂的方法。增粘剂均为高分子聚合物，由于其分子链很长，在分子链之间容易形成网状结构，因此能显著地提高钻井液的粘度。

增粘剂除了起增粘作用外，还往往兼作页岩抑制剂(包被剂)、降滤失剂及流型改进剂。因此，使用增粘剂常常有利于改善钻井液的流变性，也有利于井壁稳定。

XC生物聚合物

XC生物聚合物又称做黄原胶，是由黄原菌类作用于碳水化合物而生成的高分子链状多糖聚合物，相对分子质量可高达 5×〖10〗^6 ，易溶于水。是一种适用于淡水、盐水和饱和盐水钻井液的高效增粘剂，加很少的量(0.2%~0.3%)即可产生较高的粘度，并兼有降滤失作用。它的另一显著特点是具有优良的剪切稀释性能，能够有效地改进流型(即增大动塑比，降低n 值)。用它处理的钻井液在高剪切速率下的极限粘度很低，有利于提高机械钻速；而在环形空间的低剪切速率下又具有较高的粘度，并有利于形成平板形层流，使钻井液携带岩屑的能力明显增强。

羟乙基纤维素

该处理剂是由纤维素和环氧乙烷经乙基化制成的产品，主要在聚合物钻井液中起增粘作用。其显著特点是在增粘的同时不增加切力，因此在钻井液切力过高致使开泵困难时常被选用。增粘程度一般与时间、温度和含盐量有关抗温能力可达107~121℃。

页岩抑制剂

沥青类

氧化沥青

氧化沥青为黑色均匀分散的粉末，难溶于水，多数产品的软化点为 150~160℃，细度为通过 60目筛的部分 85%。主要在水基钻井液中用做页岩抑制剂，并兼有润滑作用，一般加量为 1%~2%。此外，还可分散在油基钻液中起增粘和降滤失作用。

氧化沥青的防塌作用主要是一种物理作用。它能够在一定的温度和压力下软化变形，从而封堵裂隙，并在井壁上形成一层致密的保护膜。在软化点以内，随温度升高，氧化沥青的降滤失能力和封堵裂隙能力增加，稳定井壁的效果增强但超过软化点后，在正压差作用下，会使软化后的沥青流人岩石裂隙深处，因而不能再起封堵作用，稳定井壁的效果变差。因此，在选用该产品时，软化点是一个重要的指标。应使其软化点与所处理井段的井温相近，软化点过低或过高都会使处理效果大为降低。

磺化沥青

目前使用的磺化沥青(Sulfonated Asphalt)实际上是磺化沥青的钠盐，代号为SAS。它是常规沥青用发烟H_2 SO_4或SO_3进行磺化后制得的产品。沥青经过磺化，引入了水化性能很强的磺酸基，使之从不溶于水变为可溶于水。磺化时应控制产品中含有的水溶性物质约占 70%，既溶于水又溶于油的部分约占40%。磺化沥青为黑褐色膏状胶体或粉剂，软化点高于80℃，密度约为1g/cm^3。

磺化沥青的防塌机理是：磺化沥青中由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散；同时不溶于水的部分又能起到填充孔喉和裂缝的封堵作用，并可覆盖在页岩表面，改善泥饼质量。但随着温度的升高，磺化沥青的封堵能力会有所下降。磺化沥青还在钻井液中起润滑和降低高温高压滤失量的作用，是一种多功能的有机处理剂。

③ 天然沥青和改性沥青

国内外使用天然沥青和各种化学改性沥青产品稳定井壁已有多年的历史。不同沥青类产品稳定井壁的机理不同。沥青粉的主要作用机理是，在钻遇页岩之前，往钻井液中加入该种物质，当钻遇页岩地层时，若沥青的软化点与地层温度相匹配，在井筒内正压差作用下，沥青产品会发生塑性流动，挤入页岩孔隙、裂缝和层面，封堵地层层理与裂隙，提高对裂缝的粘结力，在井壁处形成具有护壁作用的内、外泥饼。其中外泥饼与地层之间有一层致密的保护膜，使外泥饼难以被冲刷掉，从而可阻止水进入地层，起到稳定井壁的作用。

（2）钾盐腐植酸类

腐植酸的钾盐、高价盐及有机硅化物等均可用做页岩抑制剂，其产品有腐植酸钾、硝基腐植酸钾、磺化腐植酸钾、有机硅酸植酸钾、腐植酸钾铝、腐植酸铝和腐植酸硅铝等。其中植酸酸钾盐的应用更为广泛，下面作以扼要的介绍。

① 腐植酸钾

腐植酸钾(KHm)是以褐煤为原料，用 KOH 提取而制得的产品。外观为黑褐色粉末，易溶于水，水溶液的pH 值为 9~10。主要用做淡水钻井液的页岩抑制剂，并兼有降粘和降滤失作用。抗温能力为 180℃，一般加量为1%~3%。

硝基腐植酸钾

硝基腐植酸钾是用 HNO_3对褐煤进行处理后，再用 KOH 中和提取而制得的产品。外观为黑褐色粉末，易溶于水，水溶液的pH 值为 8~10。其性能与腐植酸钾相似。它与磺化酚醛树脂的缩合物是一种无荧光防塌剂，代号为MHP，适于在探井中使用。

K21

防塌剂 K21是硝基腐植酸钾、特种树脂、三羟乙基酚和磺化石蜡等的复配产品。为黑色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。是一种常用的页岩抑制剂，具有较强的抑制页岩水化的作用，并能降粘和降低滤失量，抗温可达180℃。

堵漏剂

纤维状堵漏剂

常用的纤维状堵漏剂有棉纤维、木质纤维、甘蔗渣和锯末等。由于这些材料的刚度较小，因而容易被挤入发生漏失的地层孔洞中。如果有足够多的这种材料进入孔洞，就会产生很大的摩擦阻力，从而起到封堵作用。但如果裂缝太小，纤维状堵漏剂无法进入，只能在井壁上形成假泥饼。一旦重新循环钻井液，就会被冲掉，起不到堵漏作用因此，必须根据裂缝大小选择合适的纤维状堵剂的尺寸。

薄片状堵满剂

薄片状堵漏剂有塑料碎片、赛璐珞粉、云母片和木片等。这些材料可能平铺在地层表面，从而堵塞裂缝。若其强度足以承受钻井液的压力，就能形成致密的泥饼。若强度不足，则被挤入裂缝，在这种情况下，其封堵作用则与纤维状材料相似。

颗粒状堵漏剂

颗粒状堵漏剂主要指坚果壳(即核桃壳)和具有较高强度的碳酸盐岩石颗粒。这类材料大多是通过挤入孔隙而起到堵漏作用的。

钻井液性质

钻井液性质是每个人都应该了解的基本信息。

密度:泥浆密度是单位体积泥浆的重量，通常以磅每加仑(PPG)报告。泥浆密度用于提供静水压力以控制钻井作业。

粘度:定义为流体流动的内阻。粘度有两种类型，即漏斗粘度和塑性粘度。

1)漏斗粘度:一夸脱泥浆流过容量为946 cm3的Marsh漏斗的时间，以秒为单位(见图1)。一夸脱水在26秒内排出漏斗。这不是一个真正的粘度，但作为一个定性的测量泥浆样品的厚度。漏斗粘度仅对相对比较有用。

2)塑性粘度(PV): Bingham塑性流变模型的一个参数。PV是屈服点上方剪切应力-剪切速率图的斜率。粘度计是测量塑性粘度的设备。塑性粘度由600转/分的读数减去300转/分的读数得出，PV的单位是厘泊(cp)。低PV表明，由于钻井液在钻头处的粘度较低，泥浆能够快速钻进。高PV是由粘性基液和过量的胶体固体引起的。为了降低PV，可以通过稀释来减少固体含量。

有许多流变模型如图所示。通常使用Bingham塑性模型描述泥浆的特性为塑性粘度和屈服点。

屈服点:物理意义是对初始流动的阻力，或启动流体运动所需的应力。Bingham塑性流体在剪切速率(x轴)与剪切应力(y轴)图上绘制为一条直线，其中YP为零剪切速率截距(PV为直线斜率)。YP由300转/分和600转/分粘度计表盘读数减去300转/分表盘读数的PV计算得到，报告为lbf/100平方英尺。YP用于评价泥浆将岩屑从环空提出的能力。较高的YP意味着钻井液携带岩屑的能力优于相同密度但较低YP的流体。

凝胶强度:泥浆处于静态状态时，流体悬浮的能力。在测试凝胶强度之前，为了防止沉淀，泥浆必须搅拌一段时间，然后让泥浆在一定的有限时间内处于静态状态(10秒，10分钟或30分钟)，然后以3rpm打开粘度计并读取最大读数。在早间报告中，凝胶强度有3个值，分别是凝胶10sec (lbf/100 ft2)，凝胶10min (lbf/100 ft2)和凝胶30min (lbf/100 ft2)。

电稳定性(ES):该值反映了SDF乳液的稳定性。如果水在油相中分散性好(乳化性好)，钻井液的电阻率会更高。相反，如果水在油相中分散性差(乳化液不良)，则钻井液的电阻率会降低。正如上面的概念，应用欧姆定律(V=IR)，电稳定计的电被发射到泥浆中，电压由电探头测量。通常情况下，如果测量电压高于500伏，则电气稳定性良好。

CaCl2浓度:Cl+可以防止地层膨胀，因此必须保持该值。以硝酸银为滴定剂，以铬酸钾为终点指示剂进行滴定试验，当滴定达到平衡点时，泥浆呈红色。

蒸馏水试验:通过该试验得到的值为:咸水比(SWR)和固体含量(LGS，重晶石)。在950华氏度的蒸馏炉试验中，对泥浆进行2小时的蒸馏。高温可使液相汽化成气相，然后气相转移到冷凝器中凝结成液体。液体被储存在一个管中，管中有一个液位指示器，可以显示提取了多少水和油(生理盐水)。此外，在蒸馏塔中留下的固体反映了泥浆中的固体含量。