黄强论文冲砂液用聚合物的选择.docx

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黄强论文冲砂液用聚合物的选择

第1章概述

1.1本论文研究的目的及意义

随着水平井及特殊工艺井油气钻探越来越多，对冲砂液技术提出了更高的要求。

“安全、健康、高效”的冲砂液和逐渐形成的“冲砂液系统工程技术”的概念，标志着冲砂液技术研究和应用进入了一个全新的发展阶段，如何提高冲砂液处理剂和冲砂液的水平，以及今后冲砂液处理剂和冲砂液的开发方向成为研究的重要内容。

冲砂液工艺技术应向冲砂液工程技术转化，最终形成冲砂液工程技术，提高钻井综合效益，有效地保护油气层和提高油井产量。

1.2国内外冲砂液研究的现状

1.2.1国内外冲砂液技术现状

现状图1是国内外近10年处理剂新品种增加情况。

国内外处理剂新品种的增加量在逐渐降低，特别是国外降低比较明显，这说明国外在新产品的研制方面脚步放慢。

国内在20世纪90年代初期发展较快，90年代后期速度变缓，进入21世纪发展速度又有所加快，但总的趋势是发展放缓[1]。

图1国内处理剂新品种增加情况

1.2.2发展方向

根据国内外冲砂液技术现状，今后冲砂液处理剂应重点研究：

（1）适用于深井（大于4500m）、抗高温（150～180℃或更高）、抗盐（NaCl至饱和）、抗钙或镁的增粘剂，降滤失剂，降粘剂和流型改进剂。

（2）大位移井，多分支井和水平井用的润滑剂、井壁稳定剂、流型改进剂和低伤害处理剂。

（3）复杂易坍塌地层的泥页岩稳定剂、井壁封固剂和堵漏剂。

（4）低渗透地层钻井用保护油气层的各种处理剂。

（5）对环境要好、低成本的天然材料改性产品及无污染、能适用于环境保护要求的合成聚合物处理剂。

1.2.3今后工作重点

（1）开发专用的新单体，改进已有聚合物性能;开展无机—有机单体聚合物处理剂研究，以降低聚合物成本;有利于保护油气层的屏蔽暂堵剂和冲砂液化学固相清洁剂的完善，适用于不同地层温度的聚合醇或多元醇研究应用。

（2）重视天然产品的开发，主要包括木质素资源的利用，褐煤的深度改性，以及淀粉和纤维素资源在油田化学中的应用。

（3）规范产品命名，统一产品标准，标明产品的化学名称或化学成分。

适当开展基础研究，为开展处理剂的研制提供分子设计依据，并利用分子设计进行处理剂的合成。

重视与油气层保护和环境保护对应新产品的开发。

1.3本论文研究的内容

通过选择不同阳离子聚合物添加至冲砂液中，试验得出不同聚合物对冲砂液性能的影响。

其中选取的阳离子聚合物包括：

DCL、HPAM、LT、Desco、AL、瓜胶等添加剂。

具体实验内容包括：

（1）测定不同类型聚合物在不同加量下冲砂液的粘度和滤失量。

（2）优选出合适的聚合物（即提高冲砂液性能的聚合物）。

（3）确定聚合物的最佳流变模式（宾汉、卡森、幂律、赫巴等）。

第2章冲砂液的分类和体系选择

2.1冲砂液的分类

（1）天然冲砂液：

该类冲砂液由膨润土、适量纯碱或烧碱以及清水配制而成，或利用清水在易造浆地层钻进而自然形成。

它基本上不添加处理剂，常用于表层或浅层钻进。

（2）分散冲砂液：

是以各种分散剂（如丹宁碱液、本质素磺酸盐等）作为主剂配制而成的水基冲砂液。

（3）钙处理冲砂液：

是一种因含有一定量Ca2+和分散剂，体系中的粘土颗粒保持适度絮凝状态，从而可以提高一直能力的水基冲砂液。

根据Ca2+来源不同，又分为石灰冲砂液、石膏冲砂液和氯化钙冲砂液三种类型。

（4）聚合物冲砂液：

这类体系由于选用具有絮凝和包被租用的长链聚合物进行处理，因而具有良好的剪切稀释特性。

聚合物在冲砂液中还起增粘、降滤失、絮凝劣质土和稳定地层等作用。

（5）低固相冲砂液：

是指体系中低密度固相的体积百分含量在不超过10%的水基冲砂液，其中，膨润土的体积百分含量应控制在3%以下，钻屑与膨润土的比值应小于2：

1。

其主要特点是可以明显地提高机械钻速。

（6）盐水基冲砂液：

是指体系中NaCl的重量百分含量大于1%的水基冲砂液。

当NaCl浓度达到饱和时，称为饱和盐水冲砂液。

这类高矿化度的冲砂液体系对粘土的水化有较强的抑制作用[2]。

（7）修井完井液：

是一种为防止对油气层造成损害而设计的特种体系。

它具有抑制粘土水化膨胀和微粒运移的效能，可用于钻开油气层，以及酸化、压裂和修井等作业。

（8）油基冲砂液：

该类体系包括普通油基冲砂液和油包水乳化冲砂液。

前者一般用柴油、氧化沥青、有机土和乳化剂（通常为脂肪酸和胺类的衍生物）等配制而成；后者是以水作为分散相，柴油或低毒矿物油作为连续相，并添加有机土以及各种乳化剂、润湿剂所形成的冲砂液。

油基冲砂液具有耐高温、耐盐和有利于保持井壁稳定等优良特性。

（9）气体类冲砂液：

按国际钻井承包商协会的规定，该类钻井流体共包括四个基本体系：

空气（或天然气）、雾、稳定泡沫和充气冲砂液。

它们都是以空气（或天然气）作为循环体系中的一部分或大部分。

由于流体的密度小，一般用于钻低压易漏失地层或低渗透气层。

当用作完井流体时，可有效地保护油气层[2]。

2.2冲砂液体系的选择

冲砂液设计是钻井工程设计的重要组成部分，也是冲砂液现场施工的依据。

现在人们越来越认识到，钻井中出现的各种复杂情况都可能直接或间接地与所用的冲砂液有关，因此设计合理的冲砂液方案是成功地进行钻井和降低钻井费用的关键。

2.2.1选择冲砂液体系的基本准则

迄今为止，还不存在一种在任何情况下均适用的冲砂液。

因此，必须根据井的类别和地质、油层等情况，在综合考虑各方面的因素之后，对一口井所使用的冲砂液体系分段进行合理的选择。

在所选择体系应用于现场之前，应首先进行大量的室内试验，以充分验证其适用性和可行性。

在进行冲砂液设计时，经验也是很重要的，特别是邻井使用冲砂液的经验更值得借鉴。

Bleler认为，在选择冲砂液时，主要应考虑以下各种因素：

井下安全；是否钻遇岩盐、石膏层；井下温度和压力；环境保护；井漏；页岩层稳定性；井眼轨迹；压差卡钻；储层损害；测井要求；冲砂液成本。

正确的做法是，在充分考虑前面10个因素的基础上，最后考虑如何节约冲砂液成本。

情况越复杂的井，考虑的因素应越多，对冲砂液的要求也越高。

但也有不少井各方面情况并不复杂，则没有必要选择价格昂贵的冲砂液，一般选用分散型淡水冲砂液、褐煤冲砂液以及木质素磺酸盐冲砂液等便可满足要求。

我国各油田在冲砂液体系的选择和配方、性能指标的设计方面，都已积累了相当丰富的经验，现正在向科学化、最优化和标准化的方向发展。

随着我国冲砂液处理剂产品的不断发展，目前已有能力设计出各种性能优良的冲砂液体系，用以对付井下可能出现的任何复杂情况。

许多处理剂已经形成系列，可根据地质和工程上的需要随时调整冲砂液性能。

中国石油天然气总公司对冲砂液设计的原则已有明确的规定，要求冲砂液工作必须有利于安全、优质、高效钻井；有利于取全、取准地质、工程等各项资料；有利于发现和保护油气层，减少对油气层的损害；有利于保护环境。

2.2.2根据油气井的类型选择体系

（1）区域探井和预测井

钻该类井的主要目的是及时发现油气层位。

由于对新探区，井下地质情况尚不完全清楚，一次必须选用不影响地质录井并易于发现产层的冲砂液体系，即要求冲砂液的萤火度和密度要低。

目前，我国的地质、气测录井和测井方法均不能有效地分辨用混油或油基冲砂液所钻地层以及返出岩屑的含油气情况，一次对这类井的冲砂液一律不得混入原油和柴油。

我国还规定，如遇到特别复杂的地层必须使用油基冲砂液或采取混油措施时，须经局总地质师和总工程师研究决定后方可写入冲砂液设计中。

为维护这类冲砂液的低密度和低固相，应尽量使用不分散聚合物冲砂液。

（2）调整井

调整井的主要特点是地层压力很高，其原因多数是因油层长期高压注水，导致地层的复杂性而造成的。

因此，该类井的冲砂液密度常需高达2.00g／cm3以上，最高可达2.70g／cm3。

这样高的密度给冲砂液的配制和维护带来较大的困难。

为了提高固相容量限，一般多选用分散冲砂液体系，必要时亦可选择油基冲砂液。

配置高密度冲砂液和维持其流变性的关键是一定要控制好体系中膨润土的含量，防止动切力过高。

在某些地区，由于多层压力层系并存，在钻调整井过程中喷、漏交替发生，尤其是井漏十分严重。

此时应配合使用单向压力封闭剂和聚胺酯膨体堵漏剂等，做好防漏、堵漏工作，确保安全钻进。

（3）超深井

通常将深度超过5000m的井称作超深井。

超深井的特点主要是高温和高压。

因此，对其冲砂液的基本要求是：

热稳定性好，即经高温作用一定时间后，性能不发生明显变化；高温对性能的影响较轻，即高温下的性能与常温性能的差别不宜过大；高压差下泥饼的可压缩性好等等。

为适应以上需要，必须使用抗温能力强的处理剂和冲砂液体系。

除选用油基冲砂液最为理想外，目前国内对付超深井最有效的水基冲砂液是分散型的三磺冲砂液体系。

近年来又进一步发展成聚磺冲砂液体系，该类冲砂液兼有聚合物冲砂液和三磺冲砂液体系的一系列优点，用于该类井中即可显著提高钻井速度和井壁稳定性，又能有效的减少卡钻事故发生[12]。

（4）定向斜井和水平井

该类井的特点是井眼倾斜，升至与地面平行。

在钻进过程中钻具与井壁的接触面积大，摩阻高，井眼极易发生阻卡甚至卡钻。

由于井眼轴线与垂向应力和井壁围岩应力对井壁的稳定性更加不利。

并且由于井斜段岩屑床的形成，该类井的携带岩屑问题也比较难以解决。

针对以上情况，必须采取比直井要求更高的防塌、防卡和携屑等技术措施。

近年来，我国钻定向井的数量大幅度增长，并从单个定向井向丛式井组发展。

已钻成多口高难度大斜度井、大位移井和水平井。

在该类井的冲砂液技术方面，已研究成功多种适合各油田地质特点和不同井斜的防塌冲砂液，如阳离子聚合物冲砂液和钾石灰反絮凝冲砂液等，较好地解决了因井斜而加剧的井塌问题。

此时，玻璃微珠润滑剂和各种液体润滑剂的研究成功，有效的减少了粘卡事故的发生，并为顺利下套管和测井创造了条件。

2.2.3根据地层特点选择体系

（1）盐膏层

如钻遇的盐膏层很薄，或属于盐膏夹层，有两种处理方法。

一种是选用抗盐、抗钙的添加剂及时进行维护处理，使冲砂液维持设计所要求的各项性能；另一种办法是在进入盐膏层前将冲砂液转化为盐水体系。

如钻遇到纯的石膏层，一般选用石膏处理冲砂液。

（2）易塌地层

易塌页岩地层的井壁稳定问题是至今尚未完全解决的一大技术难题。

由于页岩类型和引起坍塌的原因差别较大，不能设想用某一种冲砂液体系就能解决所有井塌问题。

因此仅依靠冲砂液的抑制性来解决井壁稳定问题的想法是不现实的。

解决该问题的正确途径是，首先从分析不稳定问题地层矿物组分与结构特征入手，找出井壁失稳的原因；然后通过认真分析各种冲砂液体系及其处理剂与稳定井壁的关系，确定防塌的对策和具体措施。

近年来，我国在防塌冲砂液的研究方面也取得了较大进展，不断加深了对井壁失稳机理的认识，初步地解决了不稳定页岩层的钻井问题。

对如何根据地层特点确定冲砂液方案有如下认识：

①　对于强分散高渗透性的上部沙泥岩地层，因采用强包被的聚合物冲砂液。

②　对于硬脆性页岩及微裂缝发育的易塌层，应选用SAS等沥青类处理剂以封堵层理和裂隙，并起降低HTHP滤失量和泥饼渗透性的作用。

③　对于存在混层粘土矿物的易塌层，必须选择抑制性强的冲砂液，如甲基聚合物冲砂液、钾石灰冲砂液和阳离子聚合物冲砂液等，并加入封堵剂。

④　对于用水基冲砂液难以对付的易塌层，可使用平衡活度的油基冲砂液。

⑤　井塌常发生在有异常压力存在或构造应力发育的地带，因此应根据裸眼井段最高地层压力系数确定冲砂液密度，防止负压钻井。

（3）易漏失地层

对于容易发生冲砂液漏失的地层，应采取以防漏为主的措施。

当井漏一旦发生，首先要测准漏失位置，并根据漏失量的多少判断漏层性质，然后及时选用相应的堵漏措施。

在施工过程中还应注意防止因冲砂液静切力过大或下钻过快、开泵过猛等而憋漏地层。

（4）易卡钻地层

压差卡钻多发生在易形成较厚泥饼的高渗透性地层，如粗砂岩地层等。

这类地层一般对冲砂液有如下要求：

①　减小压差是防卡的有效措施，因此要求冲砂液要有合理的密度。

②　固相含量应尽可能低，特别是无用低密度固相的体积分数不得超过0.06%。

③　应根据冲砂液类型的不同，选择有效的润滑剂。

对探井、资料井，应选择对地质录井资料没有影响的无荧光润滑剂，如RT—001等。

④　应储备足够的解卡剂。

一旦发生卡钻，可及时浸泡解卡。

2.2.4根据储层性质选择体系

钻井的主要目的是探明储量，拿到产量。

因此，发现和保护好油气层是首要的任务。

这要求在进行油气井冲砂液设计时，首先必须以油气层的类型和特征为依据，考虑可能导致油气层受损的各种因素，然后有针对性地采取有效措施以防止和减轻损害。

第3章聚合物的简介

3.1HPAM的简介

聚合物HPAM产品已在多数油田钻井中进行了现场应用试验。

结果表明HPAM具有良好的抑制地层和钻屑分散、控制泥浆的流变性和滤失量的能力,抗温抗盐能力强,用量小,维护周期长,与其它处理剂配伍性好,可以有效地降低钻井液的处理费用。

3.1.1HPAM的物理性质

（1）溶解性：

HPAM的主链呈线型，具有亲水的酰胺基，因此能溶于水。

当把HPAM放入水中时，先呈现溶胀，继而溶解。

HPAM在水中的溶解，由于大分子的扩散表较慢，表现出溶解过程的特殊性。

当HPAM与水接触时，水分子扩散到高聚物分子间的速度，远远超过高聚物向水分子间的扩散速度。

HPAM分为线型和体型两类，线型高聚物HPAM在水中通过溶胀和溶解两个阶段达到完全溶解。

而体型高聚物HPAM在水中则既不能溶胀也不不能溶解对水有疏远性。

另外，HPAM在绝大多数溶剂中是不溶的，故在其水溶液中添加大量的水溶性有机溶剂（丙酮、甲醇等）时，它会从水溶液中沉降出来。

（2）粘度：

HPAM分子链在水溶液中，由于链很长，同水的接触面积增加，流动的阻力增大，使水溶液的粘度增高，而且粘度随HPAM的分子量、浓度及水解度的不同而异。

一般来说，其它条件相同时，分子量愈大，链愈长，水溶液的粘度愈高，浓度愈大，分子力增强，使分子间距离缩短，加之卷曲的高分子链相互聚结形成网状结构，使溶液粘度增高。

粘度还受PH值的影响。

在PH＝5～9时并不明显，但在高PH值溶液中，常因水解反应使粘度上升。

此外，HPAM的粘度随溶液的矿化度和温度的升高而降低。

依据HPAM的粘度特性，为提高冲砂液的粘度可采取提高其水解度和浓度来实现。

（3）稳定性：

HPAM分子的主链中为C—C链联结，比较牢固，故其热稳定性能比较好，在130℃高温不发生明显的降解反应。

其固体的软化温度一般在153℃以上，当温度达到270℃时极速分解。

热干燥时应注意温度不应过高，在常温下，固体的HPAM长期存放时不变质，但具有吸湿性。

其稀水溶液久放后有时发生老化现象（粘度降低）。

（4）润滑性：

HPAM水溶液具有良好的润滑减租性能。

HPAM分子吸附在粘粒、钻杆、井壁的表面上形成一层具有一定润滑性的薄膜，使固体表之间的摩擦转变为高分子链之间的摩擦，因此使摩擦阻力大大降低，使泥饼的粘滞系数减小，能阻止泥饼粘附卡钻[8]。

3.1.2HPAM的化学性质

（1）HPAM在酸性条件下的化学反应。

HPAM在酸性条件下易形成分子内或分子间的酰亚胺结构的产物。

特别是分子间的结合，将会严重地影响聚合物的水溶性，最终将成完全不溶的聚合物。

（2）HPAM在水溶液中的各种化学反应。

HPAM在水溶液中通过各种反应生成衍生物，此外，HPAM能与多价阳离子发生交联反应而生成沉淀或者不溶于水的体型胶凝物。

实践中利用这一特点进行交联髑髅。

3.1.3HPAM的絮凝能力和毒性

HPAM的絮凝能力与其分子量的关系很大，分子量越大絮凝能力越强，分子量越小絮凝能力越弱，HPAM本身无明显的毒性，但有时其中含有残余质，其毒性与其所含的残余量有密切关系。

3.1.4HPAM的衍生物

HPAM发生一些化学反应，其所得到的衍生物大多除用作絮凝剂外，随着高聚物中酰胺基被置换的过程和聚合度的改变，还可以用作降滤失剂、稀释剂和增粘剂等。

3.1.5HPAM的共聚物

HPAM与其它乙烯基单体的共聚物很多，其中不少可用作冲砂液处理剂。

目前，国外普遍采用共聚法生产这种产品，如：

Am.cyanamidCo（美国）的Cydril4000；AlidecolloidsInc.（英国）的ALComer120；HoechstCo（西德）的HydropurB40都是丙烯酰胺与丙烯酸钠的共聚物[9]。

3.2HPAM的作用机理

高聚物絮凝剂是不分散低固相冲砂液重要的组成部分。

它在冲砂液中的作用是多方面的，除了主要起絮凝作用外，还兼有抑制、润滑减阻、交联堵漏、剪切稀释等作用。

3.2.1絮凝作用

关于高聚物的絮凝作用机理，至今已经进行了大量的研究工作，但仍有争论。

比较为大家所接受的是”桥联理论”，即一个高聚物的分子同时被吸附在两个以上的颗粒上，在它们之间架起桥来，然后通过大分子的蜷曲使这些颗粒产生聚结和絮凝。

根据这样一个设想，高聚物要产生絮凝作用，必须具有以下几个条件：

（1）高聚物必须是可溶性的；

（2）高聚物分子必须能和悬浮体颗粒发生吸附，因此要求大分子上有能产生吸附的基团

（3）高聚物必须是线型的，并有一个合适于分子伸展的条件；

（4）高聚物必须有一定的长度，使其能将一部分吸附于颗粒上，而另一部分则伸进溶液中。

（5）悬浮体颗粒上必须有空白位置以供高聚物架桥时吸附。

非水解的HPAM及部分水解HPAM按其絮凝作用原理的不同，可将它们分为两类：

（1）完全絮凝剂在冲砂液中加入HPAM后，使所有的固相都发生絮凝沉淀，即既絮凝岩粉及劣土，又絮凝膨润土。

如目前所用的分子量为150～350万、水解度为2%左右的基本非水解的HPAM。

（2）选择性絮凝剂按其作用的不同又可分为：

①增效型选择性絮凝剂在冲砂液中只能絮凝岩粉和劣土，而不絮凝膨润土，同时还能增加冲砂液的粘度。

如醋酸乙烯脂—马来酐共聚物，某种分子量和水解度的部分水解HPAM。

②非增效型选择絮凝剂在冲砂液中只能絮凝岩粉和劣土，而不絮凝膨润土，同时对冲砂液的粘度影响不大。

如一些分子量较小的水解HPAM。

HPAM的完全絮凝机理是由于其分子链上的吸附基团—CONH2的氢与粘粒表面上的氧产生氢键吸附，并由于其分子链很长，可以同时吸附几个粘粒，将几个粘粒联结在一起，在其间架桥。

几个粘粒由其分子链的吸附、架桥，而呈团状絮凝物，造成动力上的沉降不稳定而絮沉。

HPAM分子链上几乎全是酰胺基，对粘粒、岩屑具有较强的吸附和絮凝能力，故HPAM表现出全絮凝的性质。

部分水解HPAM的絮凝机理与HPAM完全不同。

因为部分水解HPAM的分子链上除—CONH2外，还有一定数量的水化基团羧酸基（—COONa），而—COONa）在水中可以电离，使其分子链带负电荷和水化；并由于静电斥力和水化膜斥力，使蜷曲的分子链得到伸展，有利于—CONH2的吸附和絮凝。

故它除具有吸附、絮凝作用外，还具有较强的水化作用。

对于不同类型粘粒，它所表现出的吸附、絮凝能力也不同。

由于膨润土的颗粒细，阳离子交换容量（C.E.C＝80～150meq／100g土），表面所带的永久负电荷多，双电层厚，静电位低，水化膜薄，斥力小，故它对劣土表现为吸附—架桥—絮凝。

因此，对部分水解HPAM来说，在适当水解度（一般为30%）的条件下，对膨润土、劣土表现为选择性絮凝的效果。

3.2.2抑制作用

非水解的和部分水解的HPAM可用以配制不分散低固相和无粘土冲砂液，用于钻进泥页岩地层，以抑制泥页岩的水化膨胀。

但对于高聚物能抑制泥页岩水化膨胀的机理，目前并未彻底搞清楚。

一种观点认为，高聚物能覆盖在页岩表面上产生固结作用和一定的防水作用。

另一种观点认为，除了高聚物能吸附在泥页岩表面上外，其高分子链还能伸入泥页岩的微裂缝中起到固结和防止泥页岩水化膨胀的作用。

3.2.3润滑减阻作用

HPAM的润滑减阻作用机理目前不十分清楚。

但从使用HPAM低固相及无粘土冲砂液的效果看，确实具有减少钻头磨损，降低钻具与井壁泥饼之间的摩擦阻力，有利于提高转速（地质钻探金刚石钻进），防止泥包和黏糊卡钻，减少泵及其它零配件的磨损等优点。

润滑减租机理可能是由于HPAM分子吸附在井壁、钻具及零配件表面上，形成了一层滑溜的高分子膜，减少了固相表面的粗糙度，象涂了一层润滑剂一样，使固相表面之间的摩擦转变成了高聚物与液相之间的摩擦。

有人认为润滑减阻作用是由于线型高聚物流动时的定向（与液流方向一致）抑制了紊流的发展所致，或者是弹性效应所致。

3.2.4交联堵漏作用

在HPAM低固相或无粘土冲砂液中加入无机物或有机物，使HPAM高聚物产生交联形成体型不溶物，这时与粘粒结合在一起的高聚物就会产生强度很高的堵漏物质。

这些能使高聚物分子交联的药剂通常叫做交联剂。

可以做交联剂的药品主要有两大类。

一类是在溶液中能电离产生高价阳离子的无机物，如三氧化铁、硫酸亚铁盐，硫酸铝、钾明矾、铵明矾等铝盐，以及含Ca2+、Mg2+等离子的石灰、石膏、水泥、氯化钙等。

这些高价阳离子都能与酰胺基产生络合或与羧基生成难溶盐而同时与多个基团相联，从而使HPAM形成网状结构，并产生脱水而形成不溶物。

另外一类交联剂是有机醛类或有机酸类，它们能使酰胺基发生交联反应。

我国目前大多使用无机交联剂。

当地层发生漏失时，向HPAM低固相或无粘土冲砂液内加入交联剂，使高聚物生成不溶的交联物，并包住大量冲砂液。

这种交联物可堵住地层孔隙或裂隙。

有时还可以加入一些石棉粉以提高堵漏效果。

3.2.5剪切稀释和紊流减阻作用

HPAM冲砂液具有一定的结构粘度。

当流速（或剪切速率）降低时，其结构又恢复，表观粘度增大。

这种作用叫做剪切稀释作用。

这种作用对喷射钻井和金刚石钻进十分有利。

当冲砂液通过钻头水眼时，粘度变小，可以充分清洗井底。

冲砂液在环形空间时，由于流速减小，年度变大，有利于携带和悬浮岩屑。

3.3瓜胶的简介

瓜胶是一种天然高聚物。

它由瓜儿植物种子—瓜儿豆中提取。

瓜儿豆中的胶体含量可达40%，瓜尔胶为大分子天然亲水胶体，主要由半乳糖和甘露糖聚合为食品而成，属于天然半乳甘露聚糖，品质改良剂之一，一种天然的增稠剂。

外观是从白色到微黄色的自由流动粉末，能溶于冷水或热水，遇水后及形成胶状物质，达到迅速增稠的功效。

3.3.1组成和加工

瓜胶是一种非离子的，支链的多糖—半乳甘露糖。

它由多个结构单元重复组合而成。

瓜胶的分子量为200000。

在其直链上平均每隔一个甘露糖单元有一个半乳糖支链。

每个重复单元有9个羟基（—OH）。

这些羟基的存在可以对瓜胶进行改性，如用环氧乙烷对其改性。

但是在制备瓜胶衍生物时，只有少数羟基参与反应。

采用多级研磨和筛分的方法将瓜儿豆的内胚乳从壳和胚种中分离，磨细的粉末可作为瓜胶原料。

3.3.2瓜胶的应用

在淡水或盐水中加入0.3～0.6%的瓜胶就可配成具有一定粘度的溶液。

一般情况下，瓜胶用于配制低固相冲砂液，以降低滤失量和提高井壁的稳定性。

瓜胶在温度高于65.55度时很快降解，粘度降低。

因此，它只能在浅井应用。

同淀粉一样，瓜胶容易受细菌作用发酵而失效。

在高含盐量或高PH值情况下可防止其发酵。

瓜胶亦易受酸的作用而降解。

因此，它可用于水井钻进，在含水层井壁上形成泥饼后，可用酸洗将其破坏掉，以保护含水层。

水解瓜胶可用硼离子交联剂进行交联，以提高水溶液的粘度。

如在PH值为9～10的0.25%瓜胶水溶液中加入0.05%的四硼酸钠，可将其粘度提高至6000MPa·s。

此反应是可逆的，当PH值降至中性时，粘度下降，当PH值恢复到9～10时，粘度又重新提高。

此交联反应可用于堵漏。

改性后的瓜胶可用于无粘土修井液。

第4章实验结果分析

4.1实验过程

4.1.1冲砂液的漏斗粘度测量

在现场，冲砂液的粘度习惯上常用马氏漏斗粘度计来测量。

它测量冲砂液流动时的时间变率。

所得结果为表观粘度。

通常以s为单位。

测量仪器

（1）马氏漏斗粘度计

（2）秒表

（3）搅拌器

（4）冲砂液杯

测量步骤

（1）一手持漏斗，并用手指堵住管口，将充分搅