水基钻井液中的 PAC-LV、PAC-HV 与工业级 CMC 对比

当需要降低滤失量而不增加粘度时，使用 PAC-LV，通常用于流变性已经较高的加重或高固相泥浆。当需要降滤失的同时提高粘度和携岩能力时，使用 PAC-HV，通常用于低固相聚合物泥浆。在淡水体系中，工业级 CMC 能以更低成本完成这两项任务，但随着矿化度和硬度升高，其效率下降更快，此时 PAC 更高、更均匀的取代度就体现出物有所值。

主链相同，取代不同

聚阴离子纤维素也是一种羧甲基纤维素，采用相同的碱化和醚化工艺制成。PAC 的不同之处在于通过更严格的工艺控制获得更高、分布更均匀的取代度。取代越均匀，未取代链段就越少，而这类链段在盐屏蔽聚合物电荷时容易塌缩缔合；因此在工业级 CMC 性能减弱的盐水和硬水中，PAC 仍能保持粘度和降滤失性能。森泰 PAC-LV 和 PAC-HV 的指标为 DS ≥ 0.9。

纤维素类聚合物如何控制滤失

钻井液被压向渗透性地层时，固相形成滤饼，滤液进入岩层。滤失过多会损害产层并使页岩水化，而厚滤饼会增加扭矩、摩阻和压差卡钻风险。PAC 和 CMC 通过三种方式降低滤失：吸附在膨润土和钻屑颗粒上并改善其分散，使滤饼堆积更致密；水化的聚合物本身封堵滤饼孔隙；聚合物提高滤液粘度。结果是形成薄、光滑、低渗透的滤饼。

滤失量与流变性能的测定方法

API RP 13B-1 中用于水基钻井液现场测试的测试理念被广泛采用。低温 API 滤失试验在常温下对 7.1 in²（45.8 cm²）滤纸施加 100 psi（690 kPa）压力 30 分钟，以 mL 报告滤失量。高温高压（HTHP）试验在高温下使用 500 psi 压差和半面积滤失池，因此收集的体积需加倍。

流变性能采用直读式粘度计在 600 和 300 rpm 下读数。表观粘度为 600 rpm 读数除以 2，单位 mPa·s；塑性粘度为 600 rpm 读数减去 300 rpm 读数；动切力为 300 rpm 读数减去塑性粘度。中国钻井液材料规范 GB/T 5005 采用相同的原理，在规定的试验浆中测定表观粘度、刻度读数和滤失量，森泰也以此标准制定钻井级型号的指标并进行放行。

森泰钻井级型号概览

盐、钙与温度

在淡水中，工业级 CMC 和 PAC 效果都很好，而 CMC 更便宜。随着氯化钠浓度升高至接近饱和（室温下约 26 % 质量分数），电荷屏蔽使聚合物分子链卷曲：工业级 CMC 的粘度和降滤失效率下降，而 PAC 能保留更多。尽管如此，森泰 HV-CMC 的指标要求其在饱和盐水中的 600 rpm 读数至少为 30，因此在部分盐层井段可作为降本选择。

对于羧甲基类聚合物，二价离子的影响比钠离子更大，因为钙和镁会在分子链之间桥连羧酸根。工业级 CMC 在硬质配浆水中或钻遇硬石膏和水泥时可能絮凝，因此在泥浆体系允许时，用纯碱处理钙、用烧碱处理镁，并在海水、石灰和石膏泥浆中优先使用 PAC。纤维素类聚合物通常适用于井底温度约 120–150 °C（250–300 °F）以内，具体取决于暴露时间、pH 和氧含量；超过该温度，通常需要合成类降滤失聚合物。

按泥浆体系选型

纤维素类聚合物的典型现场加量为 1–6 kg/m³（0.1–0.6 %），约相当于 0.35–2.1 lb/bbl。请将其视为典型范围，并根据贵方泥浆的小样试验确定最终浓度。

现场配浆要点

• 加入聚合物前，先在淡水中预水化膨润土，因为聚合物会争夺水分，减缓黏土造浆。
• 经混合漏斗均匀加入 PAC 和 CMC；一袋 25 kg 应用时数分钟，切勿整袋倾倒。
• 尽可能在流体加盐之前使聚合物水化；PAC 在盐水中仍能造浆，但需要更长的剪切时间。
• 加入 CMC 前先除去硬度，并使泥浆保持在体系规定范围内的碱性。
• 每批新物料或每种新流体都要进行小样试验：测定流变性能和 API 滤失量，必要时在井底温度下热滚。
• 在偏远或低剪切的现场，可考虑使用表面处理型速溶 CMC，其分散时不结团。
• 袋装物料应干燥并离地存放，因为结块的聚合物分散性差、造浆慢。

森泰能为您做什么

森泰石油钻井 PAC 与 CMC 系列涵盖 PAC-LV、PAC-HV、工业级 LV-CMC 和 HV-CMC，以及超高粘度提粘剂 CMC-5000、CMC-6000 和 CMC-7000。请告知您的泥浆体系、矿化度、硬度和井底温度，应用团队将为您的小样试验推荐起始型号和加量。可提供 100–300 g 免费样品，工业级型号 1 t 起订。