钻井液与完井液

作者：叶井亮,陈娟,刘福林,金纯正,杨现禹,蔡记华

单位：1.武汉誉城千里建工有限公司, 武汉 430051；2.中国地质大学(武汉)工程学院, 武汉 430074；

关键词：钻井液, 抗钙, 膨润土改性, 自由基原位聚合反应

在地下连续墙、桩基工程等施工过程中，钻井液频繁与混凝土接触，钙离子不断侵入钻井液，钻井液的工作性能会逐渐恶化，在施工结束后会产生大体量的废弃浆液。为提高钻井液的抗钙能力，减少废浆产量，有必要对天然膨润土进行改性处理。优选高速离心法对天然膨润土进行提纯，选用含碳碳双键的亲水性单体BX、含磺酸基团的亲水性单体AS和AP为聚合单体，在提纯后的膨润土层间发生自由基原位聚合反应，合成了抗钙复合膨润土ACB-16。傅立叶红外光谱、粒径分布、扫描电镜和透射电镜结果表明，单体成功在膨润土层间原位聚合。抗钙复合膨润土超过了OCMA级膨润土标准，所配制的钻井液表观黏度为26 mPa·s，API滤失量为7.6 mL，具有合适的流变性和良好的降滤失性，抗钙性能良好：在1% CaCl2污染下，钻井液流变性与滤失性性能稳定，极限抗Ca2+能力可达6300 mg/L（以CaCl2计为1.75%），可完全满足基础工程领域的钻井液抗钙需求。结合粒径分析与扫描电镜方法，分析其作用机理。位于膨润土网架结构中的高分子聚合物阻止Ca2+与膨润土发生离子交换作用，维持膨润土的水化膜厚度及层间距，支撑膨润土水化所形成的网架结构。直接将抗钙复合膨润土与水混合便可得到性能优异的抗钙钻井液，使用方便，在基础工程等领域具有良好的应用前景，也可以为盐膏层防塌钻井液等高钙环境钻井液的设计提供参考价值。

来源：2024年第4期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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