钻井工程井壁稳定新技术
井壁稳定问题包括钻井过程中的井壁坍塌或缩径（由于岩石的剪切破坏或塑性流动）和地层破裂或压裂（由于岩石的拉伸破裂）两种类型。
一、化学因素井壁稳定机理：
膨润土水化膨胀速率和膨胀量随着温度的增高而明显的提高，尤其当温度超过120℃时，膨胀曲线形状有较大的变化，膨润土的膨胀程度随着压力的增高而明显下降。
2、泥页岩水化在10～24h范围内出现Na＋突然释放现象，阳离子释放总量及Na＋释放所占的比例越高，泥页岩越易分散，就越易引起井塌。 3、PH值
水溶液中PH值低于9时，影响不大，PH值继续增加，泥岩岩水化膨胀加剧，促使泥页岩坍塌。
4、活度与半透膜对泥页岩水化的影响
水基钻井液可通过加入无机盐降低活度来减缓泥岩水化膨胀；半透膜影响存有争议。 二、各种防塌处理剂稳定井壁机理
1、K+防塌机理
一是离子交换，另一是晶格固定，对不同类型的泥页岩，其作用方式不相同，随着PH值的增高，混入Ga2+、Na +等离子浓度的增加，会阻碍对泥页岩的固定作用。
谣言的特点
2、硅酸盐类稳定剂
陈灿
（1）硅酸盐稳定粘土机理：
1）主要机理：尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，在某些极端的应用条件（如高温、长时间接触等）下，硅酸盐能与粘土进行化学反应长身无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结层牢固的整体。
2）次要机理：负电性硅酸粒子结合到已经预水化的粘土颗粒端部，使其电动电位升高，粘度、切力和滤失量下降，有利于形成薄而韧的泥饼。索爱w980i
（2）硅粒子防塌机理
人事管理系统设计有机硅在泥岩表面迅速展开，形成薄膜，在一定温度下，有机硅中的—Si—OH基和粘土表面的—Si—OH基缩合脱水形成—Si—O—Si—键，在粘土表面形成一种很强的化学吸附作用，同时有机硅中的有机基团有憎水作用，使粘土表面发生润湿反转，从而使泥岩水化得到控制。
1）硅酸盐类防塌剂优势在于：
为无机物，对环境影响小；无荧光，高温不分解；粒度、温度范围广，硅甲基防塌钻井液能有效封堵泥页岩微裂缝，使粘土亲水表面反转为亲油性，组织和减缓了泥页岩的水化作用，并通过K+更加提高防塌能力；抗温性好（150℃），固相容限量高（34％；1.45）
2）基本配方：
1.10g/ml土浆＋0.2％KPAM+1.5%硅防塌剂＋1.5％硅降粘剂＋1.5％无
荧光防塌剂＋2％硅腐植酸钾3）硅酸盐对于预水化粘土有解絮
凝（降粘切）作用，而对未经水化的粘土则又阻止其水化分散的作用。浦东实践的现实意义
何曙霞3、聚合物的包被作用
（1）不分散低固相聚合物
不分散低固相聚合物钻井液最大特点是利用高分子聚合物包被（絮凝）作用，抑制粘土矿物的分散，达到快速转进的目的，其次是剪切稀释性好，其体系随流速梯度变化而变化。
聚合物钻井液是通过线性水溶性高分子以链团或链束的形式，一方面吸附、桥联粘土颗粒，形成钻井液特有的内部结构，表现出独特的流变性－剪切稀释特性，即使在低固相含量时，也能保持低剪切速率下的低粘度，确保提高钻速，实现有效携岩、井眼净化和钻进水力能量的最优分配，同时减轻对井壁的冲蚀作用，另一方面聚合物链束吸附于井壁表面，包被岩屑颗粒，抑制井壁和钻屑颗粒中粘土矿物的水化分散，促进了井壁泥页岩的稳定和钻屑的清除，使钻井液中有可能保持最低限度的固相含量和颗粒分散度。
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不分散聚合物钻井液最典型的配方是预水化坂土浆（3～5％），大分
子聚合物作包被（絮凝）剂，中、小分子作降失水剂、降粘剂。某地区研究成果：KPAM对泥页岩抑制性随浓度升高而增强，浓度为0.3～0.4%时抑制性最好，分散性差，HPAN溶液在0.35～0.70时，抑制性无显著变化；
1）普通聚合物钻井液局限性
a、通聚合物在高密钻井液中悬浮能力差（1.5以内）
b、对于破碎、易碎、坍塌、易掉块地层力不从心，此类地层分析结果为，大部分地层蒙脱石含量高（60～80％），伊蒙无序间层含量高，井壁不稳定的原因在于蒙脱石的吸水膨胀分散、坍塌所致。 c.钾基聚合物：短期稳定、成本高、腐蚀性强。
2）增强聚合物钻井液抑制性的措施：
a、尽可能增大聚合物分子量：
b、配合使用无机盐；
c、增加聚合物分子链上吸附基团比例，使用吸附能力更强吸附基或使用阳离子聚合物，增强抑制性，
提高防塌和抑制造浆能力；
3）聚合物钻井液增强了钻井液悬浮体系中粘土絮凝趋势，降低了钻井液体系的聚结稳定性，要配合使用降粘或解絮凝的低分子量聚合物降失水；
存在问题：体系的稳定性被削弱
4)不分散聚合物代表产品
a、分子量在100万以上：包被絮凝剂
聚丙烯酰胺PAM；水解聚丙烯酰胺PHP：聚丙烯酸钙CPA；酸钾KPAM；共聚酸钾FPK
共聚型的水解度30％的聚丙烯酰胺80A51；共聚型的聚丙烯酸钙PAC-141
b、分子量在20万以下：中小分子高聚物降滤失剂
钠盐NPAN；钙盐CPAN；铵盐HPAN；钾盐KPAN
c、分子量在3万以下：降粘剂
XA-40；XB-40；EOTMPS（有机磷酸盐）
（2）钾铵基聚合物机理：
利用大分子高聚物长链在井壁上的多点吸附，形成憎水膜，包被粘土，NH4+，K＋水化能低，并可镶
嵌进入Si-O四面体排列的六角环空间中，封闭泥页岩微裂缝，大分子高聚物的包被抑制作用和NH4+、K+增强进程间的胶结力，使之起到防塌、防膨作用，从而有效抑制泥页岩的分散，达到稳定井壁的目的。
1）地层：以蒙脱石和伊蒙混层为主分散性、膨胀性强、活性成分较多的地层；
2）钻井液泥饼质量较差，为使井壁稳定，在层理、微裂缝、微裂缝发育井段，必须降低泥饼渗透性，加入一种可变形又可填充的处理剂如磺化沥青类。
配方：0.4～0.6％KPAM＋0.6～1％NPAN＋1.2～2磺化沥青（改性沥青）3）据保护储层的需要，为使钾铵基聚合物钻井液体系可作钻井液又可满足完井液的需要，需对配方进一
步完善，主要是降低该体系泥饼渗透率治罪地甚至为零，降失水剂产品有XT-89，双聚铵盐（HMP21）
（3）阳离子聚合物钻井液的研制及应用朴昌浩石油勘探开发研究院
阳离子聚合物钻井液主要是利用有机阳离子与地层泥页岩的异电性
来增强对泥页岩水化膨
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