8.5.2.1 泥浆的性能指标
泥浆性能是泥浆工作能力和特点的表现，它对钻进工作有极大影响。岩石性质是多变的，不同岩性要求不同性能的泥浆。泥浆性能的好坏，首先要看它是否适合岩性和孔内情况的需要。
（1）泥浆的比重和固相含量。泥浆的比重是泥浆重量与同体积水重之比，取决于固相浓度和比重。固相含量指泥浆中固体物质所占体积百分比（%）。固体矿产钻探一般不用加重体系，比重和固相含量是对应的，固相含量大则比重必然大，它们对钻进有着同样的影响：比重、固相含量大，有利于防塌、防涌、平衡孔壁及地层压力，但钻进效率下降；固相含量小则有利于防止漏失和提高钻进效率。
（2）泥浆的含砂量。泥浆中大于74μm的固体所占体积百分比叫含砂量，其介定标准为粒径。泥浆中含砂量高会增加钻具的回转阻力，磨损钻头、钻具和泥浆泵，严重时能导致孔内事故。含砂量是无益固相，一般要求控制在4%以下。金刚石小口径钻进对含砂量要求更严格，20～30μm的颗粒即属清除范围。
（3）泥浆的失水量和泥饼厚度。在泥浆柱压力下，泥浆中的水分向孔壁岩石渗透的现象叫泥浆失水。在水分渗失的同时固相颗粒滞留、黏附于孔壁，形成泥皮，这叫作造壁。失水与造壁是一个过程的两个方面，失水终止，造壁也就停止，失水是造壁的原因。
泥浆的失水与泥浆本身性质（自由水的数量与黏度，所形成的泥皮质量等）和外部条件有关。统一外部条件（压力、时间、滤失层），所测得的30min失水量反映了泥浆自身是否容易失去水分的性质，不能与孔内实际失水混淆。如果形成的泥皮阻止继续渗透的能力很强（结构致密），失水很快终止，失水终止则造壁也停止，所以形成的泥皮很薄。薄而韧的泥皮质量好，厚而疏松的泥皮质量差。测量失水量后留在滤纸上的泥饼厚度，就是泥浆性能指标之一。
失水量是泥浆的一项重要性能指标。失水量大常引起孔壁不稳定，产生孔内事故或影响正常钻进。水敏地层尤其应注意控制失水量。
（4）泥浆的润滑性和泥饼的黏滞性。金刚石钻进为保证高转速，比较重视泥浆的润滑性。泥浆润滑性测量仪比较复杂，现场不便使用，但可用简易方法测量泥饼的黏滞性来取代。
（5）泥浆的pH值。pH值反映泥浆的酸碱度，易测易调，但常被忽视。其实pH值对泥浆的影响很大，如黏土的分散与稳定，处理剂的溶解及黏度，钻具腐蚀，钙处理泥浆的抑制效果等莫不与pH值有关。pH=7为中性，pH＜7为酸性，泥浆pH值一般都大于7，即在碱性环境下工作。
（6）泥浆的胶体率和稳定性。泥浆的胶体率和稳定性测量方法近似，都反映泥浆是否稳定，但稳定性测量更深入。由于测量时间长，加之推广优质黏土造浆以来，胶体率一般都很高，所以现场很少测量这两个指标。
（7）泥浆的流变性质。泥浆流变性指标有黏度、静切刀和触变性、动切力、流性指数和稠度系数等。它们对钻进工作影响很大。
（8）漏斗黏度。黏度的通俗解释就是泥浆的黏稠程度，它反映了泥浆流动时层间相对运动的阻力。泥浆的黏度常随流动状态而变化，属流变性指标。测量黏度常在规定条件下进行，这样就有了一个可供比较的性能指标。漏斗黏度是用一种间接方法表示黏度，因为简单方便，现场可广泛使用。
黏度对钻进影响很大。为了加强护壁、携屑能力，我们常用提高黏度的方法来达到目的。但黏度愈大，泥浆流动、开泵、净化愈困难，消耗功率大，起、下钻造成的抽吸与压力激动大，钻进效率也受影响。所以，在保证携屑、护壁性能的基础上降低黏度，是钻孔冲洗的发展方向，近年来的研究已取得很大成效。
8.5.2.2 泥浆处理剂
岩石性质、钻进方法和工具不同，对泥浆性能的要求也不一样。这就必须按实际情况配制合适性能的泥浆。钻进过程中泥浆性能变化时需恢复其性能，而所钻岩性变化时也应及时调节改变其性能，方法是对泥浆进行化学处理。配制适合钻进需要的泥浆——初步处理；钻进中调节性能——补充处理。
化学处理所用药剂叫泥浆（化学）处理剂，处理剂种类繁多，可归纳为无机和有机两大类。
1）无机处理剂
（1）无机处理剂的作用。
分散或絮凝作用：如加纯碱可帮助黏土水化分散，加钙盐可使土颗粒絮凝（适当保护可形成稳定的粗分散泥浆）；调节pH值；使有机处理剂溶解或水解；调节比重；除钙、镁，润滑等。
（2）常用无机处理剂。
①氢氧化钠（火碱NaOH）：调pH值；有机处理剂水解（使有效成分成为溶解态）；有时也单独用作分散剂（主要用于酸性土）。
②碳酸钠（纯碱Na2 CO3）：调pH值（较NaOH慢、温和）；除钙镁（如黏土改型，硬水软化等）。
③氢氧化钙Ca（OH）2：配制钙处理泥浆及絮凝堵漏。
⑥磷酸钠盐：磷酸为多元酸，有三级电离，故磷酸种类较多。如正磷酸钠Na3 PO4可用于沉淀Ca2+、Mg2+和黏土预处理。六偏磷酸钠（Na3 PO3）6可用作稀释剂（有降黏、降切力作用）。
⑦水玻璃：硅酸钠Na2 O·m SiO2或Na2 SiO3。
化学式为Na2 SiO3，不是2Na++SiO3-，而是Si—O—Si链形成的无机低聚物，故黏度大。
模数：m=SiO2/Na2 O；m＞3，中性水玻璃；m＜3，碱性水玻璃。
水玻璃溶于水和碱性溶液，不溶于酸和酒精，调节其pH值可调节胶凝时间（pH值愈小，胶凝愈快）。水玻璃可用作泥浆结构剂，配制冻胶泥浆和防坍、防漏，抑制页岩膨胀等。
⑧惰性材料：惰性材料在一般条件下不起化学反应，可用于加重、增黏、润滑和堵漏等。
2）有机处理剂
（1）有机处理剂的特点。
有机化合物种类很多，随合成工业发展仍在不断增加。其作用是多方面的，如降失水、稀释与增黏、分散与絮凝、发泡与消泡、乳化、减摩、解卡、防腐等。
非电解质或弱电解质特点使其性能稳定，受外来离子影响小；作用较慢，调节、控制泥浆性能比较方便。
品种多，产品性能调节范围广，与有机物的组成结构不同（主链、支链、官能团的种类、数量、位置）可形成不同的化合物，即使同一有机聚合物，改变其聚合度或水解度，都可以得到性能不同的产品，适应不同条件的需要。
制造、使用不如无机物快捷、方便，价格一般较贵，有些还未商品化。(www.xing528.com)
（2）有机处理剂在泥浆中的作用。
①使黏土分散和稳定。
②稀释、降黏作用。加水稀释虽可降低泥浆黏度，但失水上升，泥浆性能变差，携屑护壁能力下降。有机处理剂降黏则可保持泥浆性能良好。
③乳化作用。降低油、水表面张力，使能保持稳定的分散状态。
④发泡与消泡。泡沫泥浆需要发泡、稳泡，非泡沫泥浆泡沫过多时则需消泡。
⑤絮凝作用。沉淀多余固相颗粒或形成适度絮凝的粗分散体系。
⑥减摩作用。增加泥浆润滑性，降低泥皮黏滞性。
⑦其他。除氧、除氢、防变质、防污染等。
（3）常用有机处理剂。
A.聚糖类
聚糖类为多羟基醛、酮，习惯称碳水化合物。多聚糖不溶于水，也没有甜味。
a.钠羧甲基纤维素（Na—CMC）
白色粉末或纤维状，无味、无臭、无毒，现场广泛使用。随聚合度不同，溶液黏度不同，因此有低、中、高3种黏度产品，可根据需要选用。
Na—CMC是一种优良的降失水剂，淡水泥浆中加入0.3%，失水量可降至3～5m L/30min以下，同时改善了泥皮质量。Na—CMC在降失水的同时提黏，所以很适合于配制无黏土冲洗液。在泥浆中使用若不希望黏度过高，可使用低黏度产品，控制用量并保持较高的pH值（一般在9以上）。
b.淀粉
淀粉在国外应用很多，但我国很少用于钻探泥浆。
c.野生植物胶
野生植物胶来源广，品种多，用简单方法即可制得黏度很高的胶液。我国常用野生植物胶类处理剂有钻井粉、田箐胶、海藻胶（抗盐性能好）、魔芋胶等。性能和作用类似Na—CMC，用简易方法提取的（如钻井粉）效果略差，但价格便宜。
B.腐植酸钠
在降失水的同时常伴有降黏作用，有的用作稀释剂，高温稳定性较好，衍生产品很多。
a.腐植酸钠
常用的煤碱剂主要成分为腐植酸钠，由褐煤（碳化程度不高的煤）加碱制成，抗钙、抗温性能较好，适用于钙处理泥浆及乳化泥浆。因为杂质较多，因而用量较大，降失水的同时降黏不明显，甚至略有升高。因来源广、价格低，使用比较广泛。
b.硝基腐植酸钠
煤碱剂的改质产品，性能有所改善。
c.铬腐植酸
腐植酸+1/3～1/4重铬酸钠在80℃反应制得，稳定性提高，抗温205～230℃，抗盐3.2%～3.7%（可用于海水泥浆）。
d.腐植酸钾、磺化褐煤（SMC）、铬制剂、KP共聚物等
C.单宁类
单宁酸提取自植物。单宁类产品常用的有单宁碱液（NaT）及其磺化产品（SMT和813），拷胶碱液（Na K）。在泥浆中起稀释（降黏）作用，伴有降失水，但抗温、抗盐能力差。拷胶碱液从野生植物中提取单宁酸，单宁含量较低而杂质较多，高温易分解变质，主要用于固体矿产钻探。
D.木质素类
木质素是木材和植物根茎中与纤维素伴生的无定形高分子化合物。造纸原料中木质素是影响纸质（易泛黄）的成分，常用亚硫酸法使其溶解而进入废液。亚硫酸纸浆废液中的糖分经发酵可制成酒精，剩下的酒精废液可用作泥浆处理剂，苏联使用很多，但废液用量大，易起泡，如将其与硫酸亚铁、重铬酸钾等经氧化、络合等反应可制得铁铬木质素磺酸盐（FCIS），简称铁铬盐。铁铬盐有高的分散性，主要用作稀释剂，水泥减水剂。铁铬盐降失水作用弱，但抗温、抗盐能力较强，淡水泥浆中用量为0.1%～1%。
E.丙烯酸盐及其衍生物
a.水解聚丙烯腈（HPAN）
非分散型降失水剂，可用于不分散低固相泥浆，抗温能力强，但抗钙性能差。
b.聚丙烯酰胺（PAM）
聚丙烯酰胺分子量较大，由几万到一千万左右，有很强的絮凝能力，是一种全絮凝固剂。用于配制不分散低固相泥浆的部分水解聚丙烯酰胺（PHP），是一种选择性絮凝剂。此类衍生产品还有聚丙烯酸钙（高温降失水剂和防塌剂）、磺化聚丙烯酰胺等。有机处理剂还包括沥青类、树脂类以及众多的有机表面活性剂（将在乳化冲洗液中介绍）。
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