CP全阳离子水基钻井液
　
（The Holo-cationic water-Based Drilling fliud）
一、CP全阳离子水基钻井液概述
　　CP全阳离子水基钻井液是一种真正意义上建立了的一种阳离子水基钻井液体系。该阳离子钻井液体系，淡水浆阳离子度（滤液测定）为10000PPM。饱和盐水浆阳离子度（滤液测定）为8000PPM。
　　CP全阳离子水基钻井液所用的处理剂全部是阳离子型的，配成的钻井液体系的电动电位接近地层。一般所钻地层的ξ电位多在：-10～-25mV，胜利油田地层电动电位：-10～-30mV   目前CP 钻井液电动电在位：-21.1 mV
　　可适用于淡水、盐水、饱和盐水、高钙（5%CaSO4）污染等条件下配制出适合井下情况的钻井液。同时还研制出了可以在现场测定本钻井液中阳离子浓度的方法，简单易行，来保证本体系的抑制性和稳定性。
　　其综合效果是降低了钻井和钻井液的成本，减少了钻井过程中的复杂情况，提高了钻井效率，缩短了钻井周期；同时有利于保护油气层，提高采收率，不污染环境，符合环保要求，它是一种很有发展前途的新型水基钻井液体系。
　　本体系只有五种阳离子型处理剂，在一般情况下只用三种处理剂即可。因之大大减少了原负电性体系需要7-8种处理剂才能维持阴离子钻井液性能的要求，
二、CP阳离子型处理剂：（CP钻井液配方组成通常只需三～四种）
　　1、CPI 阳离子型抑制剂
　　2、CPH 阳离子型包被剂
　　3、CPF 阳离子型降滤失剂 CPS
　　4、CPA 阳离子型封堵防塌剂
　　5、CPN 阳离子型抗钙剂（5%）
CP处理剂特性：

代号	名 称	粘度	滤失量	抑制性
CPI	阳离子型抑制剂	降低	增加	强
CPH	阳离子型包被剂	略增	降低	强
CPF	阳离子型降滤失剂	不增	降低	较强
CPA	阳离子型封堵防塌剂	略增	降低	较强
CPN	阳离子型抗钙剂（5%）	降低	降低	弱

三、CP全阳离子水基钻井液体系功特点
（一）抑制性强、井壁稳定：
　　CP钻井液由全阳离子处理剂配制的，体系中阳离子浓度在10000ppm以上，在水基钻井液体系中抑制能力是最强的，仅次于油基。
阳离子处理剂带有正电荷，靠静电作用把粘土片结合在一起，因而大幅度抑制了粘土矿物的水化膨胀和分散，非常有利于稳定井壁。
阴离子型处理剂，只能吸附在粘土和钻屑带正电荷的边缘上，吸附能力弱。
（二）体系达到了不分散状态
　　由于CP全阳离子水基钻井液抑制性强，体系粘度低，流变性易控制。室内大量实验数据证明粘土在CP全阳离子钻井液体系基本没有水化膨胀分散。（见实验数据）
（三）抗温、抗钙、抗盐
　　CP全阳离子水基钻井液具有良好的抗温（150℃）、抗钙（5% CaSO4）、抗盐（饱和）以及抗固相污染的能力。
（四）CP全阳离子水基钻井液易转换，减少固排污染
　　CP全阳离子水基钻井液，可根据需要由淡水泥浆转换为盐水泥浆，转换过程中不会引起粘度增加过快，因此转换过程容易操作，且泥浆性能变化容易控制。减少了废弃泥浆排放，减少固排污染，节约泥浆耗费，降低钻井成本。
（五）有利于保护储层，渗透率恢复值高
　　CP全阳离子水基钻井液滤失量低、体系中阳离子浓度高达10000ppm以上，可有效防止虑液对储层粘土的水化膨胀，引起渗透力降低，渗透率恢复值高，从而有利于保护油气层。
（六）电动电位接近于地层。
　　CP全阳离子水基钻井液电动电位是目前水基钻井液中最接近于地层电动电位的（-21.1mV），可以减少井下复杂情况，非常有利于提高钻进效率和钻头寿命。
（七）现场易维护
　　CP全阳离子水基钻井液，阳离子度的维持和提高简易方便，一般在10000ppm以上，根据需要可把阳离子度提得更高。现场定时测定体系中阳离子的浓度，随时补充阳离子处理剂，即可确保钻井液性能的稳定。
（八）满足环保要求（见证书）
　　五种处理剂都属于无毒无公害产品，完全达环保要求。

四、CP全阳离子钻井液实验数据
（一）抑制性：加入3%粘钙土粉前后的性能对比：
　　CP钻井液体系,全部由阳离子型处理剂形成，使用3～4种阳离子型处理剂即可维护钻井液基本性能，抑制性强，阳离子浓度在10000ppm左右，可有效防止粘土水化膨胀。以下试验数据证明粘土基本没有水化膨胀和分散。

3%膨润土浆＋1%CPI＋3.5%CPH＋5% CPF＋1%CPA 热滚16小时

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	API-FL
55	26	1	0.5	3ml

在以上配方的基础上＋3% 粘土粉150℃热滚16小时

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	API-FL
56	28	1	0.5	3ml

(二) 淡水钻井液:
3%钠土浆＋1% CPI＋2% CPH＋5% CPF＋5% CPA

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	HTHP-FL
49	28	3	2	8×2 ml

（三）淡水转饱和盐水钻井液：加盐并加封堵剂的性能测试
3%钠土浆＋1% CPI＋2% CPH＋5% CPF＋5% CPA＋125g盐

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	HTHP-FL
43	24	2	1	9×2 ml

（四）淡水加重钻井液
3%钠土浆＋1% CPI＋2% CPH＋5% CPF＋5% CPA＋重晶石455g

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	HTHP-FL
99	55	4	2.5	9×2 ml

（五）高钙、高盐、高密度（2.31）钻井液性能
3%凹凸棒土饱和盐水浆＋1%CPI＋2%CPH＋5%CPF＋6%CPN＋5%CPA＋5%石膏＋重晶石830g

Ф600	Ф300	Ф6	Ф3	HTHP-FL
229	134	9	7	9.5×2 ml

五、配制要求：
（一）室内
　　1、配浆时加入CPI搅5分钟，再加CPH搅20分钟，再加CPF搅30分钟。调PH值8-9。若加CPA 请再搅20 分钟。
　　2、若加盐则再高搅30分钟，并查PH值要求到达8-9。
　　3、若加钙污染试验，则完成述配制程序后，加入CPN 高搅2分钟后，再加钙高搅30分钟。
　　4、若加重晶石则完成述配制程序后，加入重晶石后再高搅30分钟后，查PH值要求达9～9.5。
　　5、在150℃热滚16小时冷却后搅10分钟（加重浆高搅20分钟）后再测数据。
　　6、该阳离子钻井液体系，淡水浆阳离子度（滤液测定）为6000ppm。饱和盐水浆阳离子度（滤液测定）大于6000ppm。

（二）现场配制：
　　现场配制时要注意，必须首先加入CPI阳离子抑制剂，加入时应缓慢加入充分搅拌，（或将CPI配成液体）。然后根据需要加入其它处理剂，测量钻井液性能。

六、阳离子钻井液中阳离子浓度的检测方法
备品备件：
　　阳离子检测试纸（合）、显色剂瓶（10ml）、比色板、塑料滴管2支、密封刻度塑料瓶2支。
检测方法：
　　a、取钻井泥浆滤液3～5 ml，于密封塑料瓶中。
　　b、用塑料滴管吸取少许滤液缓慢均匀的将一滴滤液滴到试纸上。
　　c、待试纸润湿均匀后再将一滴显色剂滴到同一试纸处。
　　d、观察试纸1～2 分钟，颜色变化稳定后对照比色板读值即为阳离子含量。
注意事项：
　　a、读值含量太高时可在取样瓶中加淡水稀释，再将读值乘以稀释倍数即为实际含量。 
　　b、在试纸上加液顺序也可先滴显色剂，再滴滤液。

七、部分有关数据和文献
（一）常用处理剂的ξ 电位。

序号	处理剂	ξ 电位 mV	序号	处理剂	ξ 电位 mV
1	KPAM	-55.0	8	SPNH	-56.8
2	CHSP	-52.3	9	SPC	-9.6
3	FA367	-48.2	10	SMP-1	-55.4
4	PAC-141	-68.6	11	SL-1	-30
5	PAC-HV	-91.6	12	CHM	-32.7
6	XC	-59.3	13	CSW-1	-16.3
7	NPAN	-53.2	14	NW-1	-5.05

(二)粘土的ξ 电位:

粘土名称	ξ 电位 / mV	备注
钠膨润土	-40.4	夏子街
怀安钠土	-41.6
钙膨润土	-12.3	哈密
膨润土	-36.2	阳原
高岭土（石）	-11.7	托克逊
评价土	-10.1	英国
标准土	-39.10	创拓公司
改性钠土	-37.6	三塘湖土自制
伊利石	-18.5

（三）岩石的ξ 电位:

井号	井深	岩性描述	矿物成分%				ξ 电位mV
			S	I	I/S	C
SN2249	2469	灰色泥岩		26	60	11	-8.2
SN2249	2756	浅灰色泥岩	22	50	20	6	-10.3
石南12#	1893	浅褐色泥岩					-7.7
路南2#1	1364	深灰色泥岩					-9.3
大北	4070	褐色泥岩	35	10	40	15	-11.7
	4777	浅灰色粒砂岩		53	15	18	-4.3
	5109	褐灰色粒砂岩		33	11	31	-3.1
大北301	5944	褐色含膏泥岩		41	10	37
	6301	灰色泥质灰岩		55	23	6	-5.6
	6306	灰色泥岩		36	20	22	-5.3
	5790	白色泥岩					-5.2
准东1	473	灰绿色泥岩					-6.7
准东	621	浅灰色泥岩					-6.3
夏子街土		蒙脱土原矿					-28.7

（四）胜利油田8种岩心的ξ 电位数据：
从图中可以看出，胜利油田岩屑的ξ电位并不高，仅保持在
-10～-30mV左右，CP全阳离子水基钻井液体系与地层是相匹配的。
 
(五）U.S.4765415专利
　　文中叙述了为了保持钻井液在“0”电位，在循环线路中加入了一个电位测量仪，以便即时监控循环系统中的钻井液保持在“0”电位，见下图1、2说明加入AlCl3，可使钻井液电位迅速转变成正电位，且在“0”电位时，钻速最高，见图2、图3.

　　　　　　　　　　　图1 在循环线路中加一个指示仪及循环线路图