钻井液中的固相物质主要是指粘土、加重物质、钻屑和化学处理剂、无机盐等固体物质。
一、固相的分类
1、根据密度可分为4.2 g/cm3以上的高密度固相及2.5~3.0 g/cm3的低密度固相。前者主要是指重晶石和其它加重材料。后者主要是指膨润土和岩屑,钻井液中所用各种材料的密度见表6.1。
6.1 钻井液中所用各种材料的密度
材料 密度,g/cm3
油 0.84
水 1.0
低密度固相 2.6
膨润土 2.6
碳酸钙 2.8
重晶石 4.2
钛铁矿 4.5
赤铁矿 5.0
岩屑 2.0~3.0
2、根据其在水中的作用方式和其在水中离子的作用方式,低密度固相又可进一步分成活性固相和惰性固相两类。活性固相—是指容易发生水化作用,或是能与液相中的其它成份发生反应的固相。这类固相具有高的表面活性和高的比表面积,电化学性质比较活泼,钻井液中粘土颗粒之间、粘土与离子间、粘土与聚合物间结合紧密。这类固相常用来调节钻井液性能,称为有用固相。惰性固相—是指对周围环境的变化没有反应、表面没有电荷、不发生电化学反应的固相。包括加重材料、砂子、燧石、石灰石、白云岩、某些页岩和许多矿物的混合物。它们聚集在一起,压缩活性固相、聚结使粘度升高,引起钻井液性能的改变。这类固相(除加重材料为有用固相)在钻井液中是没有用的,称为无用固相。无用固相的颗粒尺寸大于15μm时。
3、就颗粒尺寸而言,按API标准可分为:
粘土或胶体颗粒:尺寸小于2μm
泥、粉砂: 尺寸在2-74μm
砂子: 尺寸大于74μm
如果用筛网检验颗粒的话,凡是不能通过200目筛网(API标准检验筛)的固相颗粒为砂子。