国内使用的降滤失剂主要有两大类:天然物质的衍生物;以废弃腈纶纤维为原料的改性产品。前者原料广泛,但产品在钻井液中功能单一,添加剂用量大,质量受原料影响,波动较大。后者原料来源受到一定限制,产品耐盐性和耐钙性较差。JST501是丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸钙在一定条件下共聚而成的产品。聚合物是使用很多的降滤失剂,发展速度很快。这类聚合物主要是丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物。丙烯酸废料的水解产物是一种中等分子量、价格低廉的丙烯酸共聚物,其成本仅为纯合成聚合物的1/3。
因此,其用量在钻井液中一直占主导地位。此类产品包括水解聚丙烯腈钙(CPAN)、水解聚丙烯腈钠盐、铵盐和钾盐等。磺化淀粉、褐煤、羧甲基纤维素是早期的钻井液用降滤失剂。钻井液用降滤失剂在钻井液工作中有四个功能:
一、护胶保护:为了形成低渗透率的泥饼,要求钻井液中粘土颗粒的粒径分布要合适,细颗粒要多。
降滤失剂的护胶功能是:
1.吸附在粘土表面形成吸附层,防止粘土颗粒絮凝变大。
2.它可以通过吸附作用稳定泥浆循环系统分散的细颗粒,不再粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例,有利于细泥饼的形成。
二、增加滤液的粘度可以降低滤失量。
滤失量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。加入有机降滤失剂钻井液后,滤液粘度增加,滤失量降低。
三、增加钻井液中土壤运动颗粒的水化程度。
这可以减少液体流失。降滤失剂吸附在钻井液中的运土颗粒上,使颗粒水化程度增加,颗粒水化膜增厚。形成的滤饼在高压下容易变形,滤饼的渗透性降低。
四,降滤失剂分子本身的堵孔作用。
有机聚合物降滤失剂的分子大小在胶粒范围内。加入这些外处理剂后,一方面分子长链楔入滤饼空隙,另一方面长链卷曲成球,堵塞滤饼微孔,使滤饼变薄变细,从而降低滤失量。