阳离子钻井液的操纵
一、 媒介
阳离子钻井液是一种比拟成熟的英国best356 。这类钻井液体系因此高份子量阳离子聚合物（简称大阳离子）作为包被絮凝剂，以小份子量无机阳离子化合物（简称小阳离子）作为泥页岩按捺剂，并操纵降滤失剂、增粘剂、降粘剂、封堵剂、光滑剂等处置剂的局部或全数而构成的。大阳离子的包被絮凝感化和小阳离子的泥页岩按捺感化的相连系，使得阳离子聚合物钻井液具备很强的按捺性，同时具备杰出的流变性、低滤失量及不变井壁等功效，并且按照井下环境等闲遏制调剂和掩护，对保障井下宁静、进步钻速、掩护油气层等方面都有很好的成果。
二、阳离子钻井液的长处
　1、防塌成果好。阳离子钻井液是靠理强抑才能的大份子阳离子聚合物构成，它能有用的按捺黏土水化收缩和分离；不变井壁；照顾钻屑，防卡防阻，防泥包，防塌等功效。从上述井的现实成果看，井眼不变，井径法则，起下钻及下套等通顺无阻，无垮塌和缩径景象，是阳离子钻井液的首要长处。
　2、钻井液机能不变，处置工艺易把握，钻井液密度易节制，根基节制在低固相钻井液请求的规模内，有益于掩护油气层。
　3、钻井液本钱用度较低：所用处置剂绝大大都为国产及格处置剂，比拟拟盐水钻井液、聚磺钻井液体系及其它钻井液，本钱都绝对要低。
　4、钻井液对钻具的侵蚀性小，可耽误钻具的寿命。
　5、阳离子钻井液抗净化才能强，抗温成果好，首要是匹敌钙、抗盐、抗石膏有很好的成果。
　6、能有用地按捺泥岩的水化收缩和造浆，避免卡钻。
　就玉门区块为例，上部地层为牛铬套-铬躺沟、弓形山、柳沟庄地层，有大段泥岩，等闲水化收缩、造浆，易构成遇阻、缩径景象。
　7、有助于进步固控效力。
　在钻遇大段造浆泥岩地层时，振动筛上的钻屑清新，地层砂样易洗濯，固相易节制，不放浆，削减了资料耗损，节俭了本钱。
　8、不易泥包，摩阻小，起下钻顺遂。
　因为阳离子聚合物钻井液体系有用地节制滤失，滤饼薄而韧，并因其出格的机能使钻具不易泥包，摩阻小，进步了起下钻的速率，进步了效力。
　9、能有用的抗低温，在低温高压下节制钻井液的流变性。
　该钻井液体系有很好的抗抗低温的感化，在低温高压下，钻井液的流变性较易节制，知足钻井请求，顺应现场任务的请求，井壁不变。
三、 转化步骤：
　1、普通是在砾石事后，砂子变细后起头转化，先操纵 5%的浓缩剂碱液2方，将泥浆的粘度降落至40s摆布，并且能够到达护胶的成果；
　2、操纵2%HS-1再次护胶，迟缓的插手，不易过快，在加量到达10方后，渐渐的插手0.5%的CHM胶液，在插手时速率要很慢，在插手6-10方后能够慢慢的调剂加量，首要察看泥浆是不是有絮凝景象，若有絮凝景象，申明护胶成果不好，加大2%HS-1的插手量或操纵5%的浓缩剂碱液护胶。
　3、最初滴加NW-1，刚起头插手量比拟的小，因为NW-1对泥浆的絮凝比拟的严峻，在插手速率也是比拟的慢，在插手0.15摆布后，再测验考试水冲0.05t的生石灰，水冲生石灰时也要很慢，避免泥浆絮凝。
　4、在转化时，很据泥浆的坂含、含砂的环境，操纵离心计心情撤除无害固相，坂含越低，转化也越等闲。
注：以上CHM、HA-1、HS-2在设置装备摆设胶液时最好是操纵剪切泵，水化的越是充实，成果就越好。
5、转化好后钻井液机能：密度1.05-1.10mg/m3,粘度42s摆布，API失水20ml以下，坂含40-50g/l。
处置剂的机能和操纵
1、CHM
CHM，包被絮凝剂，首要用来节制坂含、粘度、和钻屑成形度。配制浓度普通为：0.5%、1%、1.25%、1.5%、2%、2.5%、。浓度调理的规范为，地层对按捺性和粘度的请求，浓度太低，若加量过少会致使坂含回升而引发粘度回升或不好节制，浓度太高会构成液相粘度降落，使钻井液粘度降落，若按捺性缺乏（岩屑不成形、不好洗、洗过以后不粘手、糊筛子、糊钻杆）且粘度又偏高，可把浓度配低些，量加大，但若是粘度不是太高，则以斟酌按捺性为主，地层黏土含量高，造浆性强的环境下，不要等闲降落CHM的浓度，而是经由进程调理HS-1、HS-2胶液的浓度来节制粘度。
插手钻井液时，出格是转换钻井液进程中，加大阳离子之前，必须对钻井液遏制护胶，今朝最抱负的护胶剂是操纵浓缩剂碱液。加大阳离子的进程中应注重阳离子与分离剂分隔插手，且在活动性较好的处所插手，刚起头的插手量不要大，避免局部絮凝。插手时察看槽面絮凝环境，若絮凝太强，则能够是阳离子浓度太高或护胶缺乏，需降落阳离子浓度或加大浓缩剂的加量，转换时大阳离子浓度普通为0.5%（低浓度）。阳离子类的处置剂必须不时补充，因为不论是打钻仍是运动，泥浆城市耗损掉一局部。在打钻进程中随钻屑带走量也比拟大，钻屑越细，带走量越大，更需实时按照环境实时补充。
2、NW-1
泥页岩按捺剂，"吃土"才能相称强，但加量太高或护胶不好会引发失水回升或坂含太低致使失水难以节制。以是NW-1插手前必须用浓缩剂护胶，且先用低浓度的大阳离子进步体系的按捺性。避免俄然按捺过猛，致使局部絮凝。和大阳离子一样，一切絮凝性的处置剂都应当在粘度较低的时辰、在护胶充实的环境下，在活动性比拟好的处所，平均插手。最好是细水长流。加量的按照是钻屑、起钻环境、粘度、失水和坂含。粘度降不上去，钻屑不成形，乃至糊筛子，钻杆刮不清洁，接箍上有泥巴等景象，申明按捺性不够，需补充NW-1，失水高也要补充，在泥岩段钻进，必须先斟酌按捺性再斟酌失水。若是按捺性充足，则应当斟酌失水，若坂含高，则不是NW-1恰当，能够是加得过猛，或护胶不充实，又或HS-1等降失水剂加量不够。这里坂含很首要，不要等失水回升了才去节制，而是要看坂含，泥岩段钻进，坂含节制在30-40g/l摆布比拟适合。井深了坂含可恰当放高40g/l摆布。
3、浓缩剂
首要作护胶剂操纵，以是即便粘度适合也必须插手，同时调理pH值。刚起头插手坂土浆中降粘成果比拟较着，但一旦体系转换过去，只需按捺性充足，粘度节制比拟等闲，普通不须要降粘。浓缩剂浓度太高，分离偏激，反而升粘。泥岩段若粘度不好节制可加大浓缩剂的突入量，节制粘度以后要加大大、小阳离子，不然粘度仍是稳不住。深井段温度高须要降粘，浓缩剂的成果又不较着时，此时节制固相很首要。其实不方式了可遏制置换，经由进程清池子放掉一局部泥浆，降落无害固相。
4、HS-1
配制浓度一二开普通在2-5%，三开可恰当放低（3-0.5%），随温度影响比拟大，在浅井段降失水成果比拟好。在失水适合的环境下，也不要遏制插手，最好的低浓度或是少许的插手。有必然的按捺性，护胶不好时插手处泥浆有轻细絮凝景象。感化：降失水，供给必然的按捺性和滤液粘度，改良泥饼品质。
5、HS-2
操纵成果：具备很好的下降落温高压失水的成果，首要是在井深后才会操纵，普通是在3000m后，泥浆请求低温高压失水，保障井壁的不变，操纵时与HS-1复配成胶液插手，普通在刚起头插手时操纵2%摆布的浓度，在泥浆顺应后操纵5%的粘浓度插手，下降落温高压失水成果会很好。
6、沥青
封堵防塌成果比拟好，也有必然的降落温高压失水的感化，泥饼品质仅次于HS-1,插手时应注重pH值不可太低，坚持在9-10为好。在插手时能够和HS-1、HS-2复配胶液插手，也能够少许的干加，不会增粘。
7、RH
防泥包成果较着，不粘钻杆，提速也有必然成果，下PDC钻头不可贫乏的处置剂，深井段下牙轮则可不加。插手时加量适量或插手过快会起泡，插手量按照进尺快慢每班1-4桶。
8、NaOH
　　用来调理PH值，PH值很首要，若PH值不够，将间接影响粘度和泥饼品质。井越深温度越高越耗碱，以是深井段必须天天注重低温高压失水的pH值，实时补碱。
9、CaO
①石灰的消融性及注重事变：
生石灰（ＣaＯ）吸水后变成熟石灰（Ｃa（ＯＨ）２），在水中的消融度不大（常温下约为０.16%）且随温度降落而降落。因此石灰在钻井液中感化迟缓，操纵时要注重后效，不要一会儿加得太多，但量要加足，确保机能不变。
②石灰的插手机遇及与其余处置剂共同操纵时的插手挨次：
咱们晓得，石灰可供给Ｃa２＋，节制黏土的水化分离，使之坚持过度絮凝的粗分离状况，共同分离剂和降失水剂遏制钙化处置，可得机能比拟不变，对可溶盐侵污不敏感，对泥页岩防塌机能较好的钙处置钻井液。插手分离剂有两个感化。一是分离因局部浓度太高的钙离子感化所构成的较大、较强的黏土絮凝布局（这也是为甚么石灰在阳离子体系中能降落钻井液粘度，但粘度过大时——出格是在钻进钻速快、造浆率高的软泥盐段——却"加不出来"的缘由），二是护胶。即掩护黏土颗粒，使他坚持过度的尺寸，不至于因聚连系并而变得过大，影响钻井液的多级分离度，削减桥堵颗粒的数目，近而引发失水大幅回升。这也是为甚么要共同插手恰当降失水剂的缘由。别的，介于分离剂在钙处置钻井液中的以上两个首要感化，石灰的插手时辰、地点和挨次很首要。先说插手机遇，为了避免局部浓集，最好按照地质预告提早预知钻井液机能变更，在粘度回升之前或将钻井液粘度恰当降落后冲石灰，便于平均分离到钻井液中；再说插手地点，最好在泥浆活动性好的处所插手；最初插手挨次，为了确保粘度不至于太高，同时还不影响钻井液的多级分离度，插手石灰前应先插手恰当分离剂，使分离性强的黏土颗粒进一步充实分离，构成厚的水化膜，削减与Ｃa２＋打仗的机遇，从而使挑选性絮凝那些未被分离或分离不好的黏土颗粒；为了分离过大的聚结颗粒和对过度的聚结颗粒遏制护胶，在插手石灰一个轮回周后还应持续突入必然的分离剂。以是，插手挨次应当是分离剂（护胶剂）→石灰→分离剂。别的，因为大大都处置剂城市和Ｃa２＋起反映，以是冲石灰的同时，最好避开其余处置剂。
③石灰的低温固化效应：
Ｘ光阐发证实，低温下，钻井液中的黏土与石灰、烧碱起反映，天生水化硅酸钙等近似水泥凝结后的物资，以是钙处置钻井液在低温（130度以上）前提下会产生固化，急剧增稠。因此，深井段要降落石灰的用量，超深井段更应慎用。营1井5650m，出口温度72℃，每般突入80-100kg石灰，低温固化景象不较着，但应平均突入。
④：Ｃa２＋浓度的调理：
正因为石灰的低温固化效应，以是跟着井深的增添，Ｃa２＋浓度须要调理。大抵可分为三个阶段：
Ａ：浅井段。因为浅井段在钻井液转化为阳离子体系后，大多为泥岩，钻速快，地层造浆率高，粘度不易节制，泥岩段ＰＨ值不高，对失水的请求也不像深井那样高，此阶段应加足石灰的量，使Ｃa２＋含量坚持在600mg/l摆布。
Ｂ：中深井段。中深井段起头渐渐节制失水，泥岩造浆率慢慢降落，Ｃa２＋的浓度请求有所降落，普通坚持在500mg/l摆布较为抱负。但降失水的进程中，插手磺化类处置剂时为了进步所加处置剂在钻井液中的消融性，要共同插手恰当的烧碱。操纵化学均衡＋2ＯＨ－≒Ｃa（ＯＨ）２，烧碱的插手必将进步钻井液的ＰＨ值，以是Ｃa２＋浓度天然降落。别的，钙离子和腐质酸根天生半消融态的腐质酸钙2Ｈm－＋Ｃa２＋≒Ｃa（Ｈm）２也能天然降落Ｃa２＋浓度，同时因为反映的可逆性，还为体系供给了壮大的Ｃa２＋后备库。当滤液中Ｃa２＋浓度降落时，反映均衡左移，补充Ｃa２＋。以是此阶段Ｃa２＋浓度要有所降落，但掩护上不必决心削减石灰的加量。
Ｃ：深井段。此阶段，对失水的请求进一步进步，ＰＨ值升至10，再加上低温的影响，Ｃa２＋的含量应节制在300－400mg/l，此阶段靠Ｃa２＋浓度天然降落已不能知足井下低暖和"上不分离下分离"的须要，应恰当削减石灰的加量，或按照井下环境和钻井液机能恰当停加一段时辰。
⑤Ｃa２＋最好浓度的直观表现和应答办法：
如前所述，阳离子体系中Ｃa２＋浓度节制在500-800mg/l较为抱负，但良多时辰仍是应当按照现实环境自制行事，保障钻井液不沾钻杆，不糊筛，活动性好，机能不变，泥饼薄而致密、滑而有光芒、韧性和可紧缩性强。
若滤液中Ｃa２＋浓度偏低，粘度切力降得未几，机能不不变，处置周期短，申明钙处置不完全，石灰加量太少。若粘度切力大，则是分离剂加的不够，应实时补充。若钻井液色彩发黑，ＰＨ值较高，滤液色彩深，机能不不变，则是分离剂加恰当了，要多加石灰，少加分离剂。
⑥石灰的插手对泥浆机能的影响及注重事变：
Ａ：对粘度的影响
石灰，分离剂插手钻井液充实反映后，粘度有一个先降落后降到比本来还低的变更进程低（如图１），固相和坂土含量越高，这类变更越较着。
Ｂ：对失水、屈就值、塑性粘度及动塑比的影响
石灰的插手会使黏土颗粒的分离度降落，水化膜变薄，自在水增添，以是失水会增大。同时因为对黏土粒子的絮凝使钻井液中固相颗粒的浓度减小，以是塑性粘度降落；而活动状况下因为黏土颗粒水化膜变薄，ζ电位降落，颗粒间更等闲相互打仗构成布局，以是屈就值降落，触变性加强。从而动塑比降落。
以是插手石灰前应恰当降落失水，为插手石灰后失水供给回升的缓冲空间，而插手石灰后应注重按照井下环境调剂好钻井液流变性，避免触变性太高，开泵坚苦。动塑比太高，对井壁的冲洗力削弱，井壁静态泥饼增厚。
四、阳离子钻井液的配制与掩护处置
　1）若在套管内转化，先将稠浆除砂净化，操纵胶液浓缩成低般土浆，节制总土量为4-5％。
　2）钻井液PH值节制在9.5-10.0较好，PH值太高易构成局部阳离子处置剂不不变。对水泥塞段较长的井（水泥塞四十米摆布），钻水泥塞时能够使PH值高达12，并使粘切明显降落。因此，在预知有大段水泥塞时，要提早插手大、小阳子，并注重实时节制泥浆的粘切。
　3）深井阶段及对于易垮泥页岩地层，须要操纵沥青防塌剂，制止用焦油类磺化沥青和褐煤、腐植酸类磺化沥青。
　4）光滑剂用量是按照井下的环境来定，或是按期的补充
　2、配浆与掩护
　　1）阳离子钻井液对钻井液固控、轮回体系及平常掩护的根基请求：
　（1）振动筛应接纳80至120目标筛布，可按照所装备的振动筛范例、筛布寿命和现实工种环境遏制调剂，但筛布目数不能低于60目。
　（2）最少具无机能靠得住的除砂器和除泥器，要长操纵离心计心情除无害固相。
　（3）轮回池上最好摆有两个可由泥浆泵间接抽吸的2m3的小药品池。其益处有以下两点：
A、有特地贮存大阳离子胶液的小药品池，用闸门节制做到"细水长流"，避免与磺化类处置剂夹杂后产生不便于泵送的膏状积淀物。
B、别的一个药品池特地配制磺化类处置剂液体。或在大罐内一次性复配后送入药品池备用。
　（4）因为很多药品是液态的，如NW-1、光滑剂、RH等，能够摆在轮回池上节制流量插手或将液态药品转送到小药品池。
　（5）减轻漏斗应能别离与泥浆储罐、泵下水罐小隔仓、胶液罐及备用罐成立轮回，以便于钻井液的配制，按轮回周遏制钻井液掩护和处置。
3、阳离子钻井液的掩护
　（1）阳离子在转化时，要先操纵5%的FCLS减液护胶，待粘度降至40摆布后，起头插手1-2%的HS-1胶液节制粘度、护胶，并能够少许的增添按捺性，再插手浓度0.5%的CHM胶液，最初再少许的插手NW-1和石灰，终究粘度在42s摆布，密度不变，筛子上砂子返出清新为好。
　（2）钻井液的失水节制，普通在上部软泥岩井段，操纵HS-1节制泥浆的API滤失量可节制在5ml；在跟着井深的同时，还要渐渐下降落温高压滤失量，首要操纵HS-2节制不大于10ml。在操纵HS-2时，HS-1不能停，能够按照粘度和流变性恰当的削减加量，颠末如许处置后，泥饼品质将获得进一步改良，这对易垮井段来讲是极其首要的。
　（3）钻井液的粘度、切力太高首要由浓缩剂碱液。若是切力居高不下，可操纵浓缩剂碱液。普通上部软泥岩造浆井段，粘度节制在50s摆布，若高了常常会呈现钻具泥包和缩径景象。
　（4）NM-1和CHM加量应按照地层环境，日进尺和钻井液机能来补充。在钻遇泥岩之前就应实时补充大、小阳离子，出格是在大井眼进尺比拟快的泥岩井段中。并注重实时补充降滤失剂，以消弭因降粘切时构成的滤失量回升。
　（5）光滑剂、RH有助于改良泥饼的光滑性，电测、下套管前应保障必然的加量，钻井时代也要掩护插手。
　四、几点论断
阳离子钻井液因此高份子量阳离子聚全物作为包被絮凝剂，以小份子量无机阳离子化合物作为黏土不变剂的一种新型水基钻井液体系。经由进程比来几年的钻井总结和室内地层黏土矿物剖面的阐发、理化机能研讨，现场利用成果标明，这类钻井液岂但具备较强的按捺黏土矿物水化收缩和水化分离感化，而具备杰出的流变性、较低的滤失量和不变井壁的功效，详细以下：
1、具备较强的按捺黏土矿物水化收缩和水化分离的功效和包被絮凝才能，有益于坚持低固相，不变井壁和削减井下庞杂环境。
2、钻井液中胶体颗粒含量较低，流变机能比拟不变，滤失量易节制，现场掩护简略。
3、因为阳离子型处置剂的出格布局和出格机能及黏土颗粒上的较强吸附，有益于避免起下钻遇阻遇卡，避免钻头和扶正器等井下钻具泥包，电测胜利率高，下套管顺遂。
4、振动筛上钻屑清新，不易产生粘泥糊筛景象，有益于进步固控装备效力。
5、具备杰出的抗低温、抗盐、抗钙等才能。
6、具备较强的抗坂土和钻屑的净化才能。
7、较强的按捺黏土矿物水化收缩和水化分离的才能和低固相含量、低滤失量，有益于削减钻井液对油层的侵害。
综上所述，阳离子聚合物钻井液是具备强的井壁不变才能，并有助于进步钻井速率，掩护油气层的钻井液体系。