第六章水基鉆井液

1、12022-3-23第六章第六章 水基鉆井液水基鉆井液第一節(jié)第一節(jié) 分散鉆井液分散鉆井液 由淡水、配漿膨潤(rùn)土和各種對(duì)粘土、鉆屑起分散作由淡水、配漿膨潤(rùn)土和各種對(duì)粘土、鉆屑起分散作用的處理劑用的處理劑( (簡(jiǎn)稱分散劑簡(jiǎn)稱分散劑) )配制成的水基鉆井液稱為分散配制成的水基鉆井液稱為分散鉆井液。是油氣鉆井中最早使用并且使用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)的鉆井液。是油氣鉆井中最早使用并且使用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)的一類水基鉆井液。隨著鉆井液工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，分一類水基鉆井液。隨著鉆井液工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，分散鉆井液的使用范圍已不如過去廣泛，但是配制方法簡(jiǎn)散鉆井液的使用范圍已不如過去廣泛，但是配制方法簡(jiǎn)便、處理劑用量較少，成本較低，

2、適于配制密度較大的便、處理劑用量較少，成本較低，適于配制密度較大的鉆井液，特別是在鉆開表層時(shí)普遍使用。鉆井液，特別是在鉆開表層時(shí)普遍使用。 22022-3-23 1 1膨潤(rùn)土及原漿的配制膨潤(rùn)土及原漿的配制 膨潤(rùn)土是分散鉆井液中不可缺少的配漿材料。主要膨潤(rùn)土是分散鉆井液中不可缺少的配漿材料。主要作用：提高塑性粘度、靜切力和動(dòng)切力，增強(qiáng)鉆井液作用：提高塑性粘度、靜切力和動(dòng)切力，增強(qiáng)鉆井液對(duì)鉆屑的懸浮和攜帶能力；同時(shí)降低濾失量，形成致對(duì)鉆屑的懸浮和攜帶能力；同時(shí)降低濾失量，形成致密泥餅，增強(qiáng)造壁性。密泥餅，增強(qiáng)造壁性。 膨潤(rùn)土逐漸分散在淡水中使泥漿的粘度、切力不膨潤(rùn)土逐漸分散在淡水中使泥漿的粘度、切

3、力不斷增加的過程稱為造漿，在添加主要處理劑之前的預(yù)斷增加的過程稱為造漿，在添加主要處理劑之前的預(yù)水化膨潤(rùn)土漿常稱做原漿或基漿。水化膨潤(rùn)土漿常稱做原漿或基漿。 將每噸粘土能配出表觀粘度為將每噸粘土能配出表觀粘度為15mPas15mPas的鉆井液的鉆井液體積稱做粘土的體積稱做粘土的造漿率造漿率，通常是衡量配漿土的質(zhì)量參，通常是衡量配漿土的質(zhì)量參數(shù)。數(shù)。 一、分散鉆井液發(fā)展及組成一、分散鉆井液發(fā)展及組成32022-3-23 配制原漿需加入適量純堿，目的是除去粘土中的配制原漿需加入適量純堿，目的是除去粘土中的部分鈣離子，將鈣質(zhì)土轉(zhuǎn)變?yōu)殁c質(zhì)土，增強(qiáng)粘土顆粒部分鈣離子，將鈣質(zhì)土轉(zhuǎn)變?yōu)殁c質(zhì)土，增強(qiáng)粘土顆粒的

4、水化作用，提高分散度和粘土的造漿率。純堿的加的水化作用，提高分散度和粘土的造漿率。純堿的加入量一般約為配漿土質(zhì)量的入量一般約為配漿土質(zhì)量的5 5。在原漿中加入適量純。在原漿中加入適量純堿后，一般增大表觀粘度，減小濾失量。如果隨著純堿后，一般增大表觀粘度，減小濾失量。如果隨著純堿加入濾失量反而增大，表明純堿加過量。堿加入濾失量反而增大，表明純堿加過量。 42022-3-232 2分散劑及鉆井液的典型組成分散劑及鉆井液的典型組成 主要起降粘作用的分散劑有多聚磷酸鹽、主要起降粘作用的分散劑有多聚磷酸鹽、丹寧堿液、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、褐煤及改性褐丹寧堿液、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、褐煤及改性褐煤等；主要起降濾失

5、作用的分散劑有煤等；主要起降濾失作用的分散劑有CMCCMC和聚陰和聚陰離子纖維素等。調(diào)節(jié)離子纖維素等。調(diào)節(jié)pHpH值的值的NaOHNaOH具有較強(qiáng)的分具有較強(qiáng)的分散作用。分散鉆井液體系中常用組分的名稱、散作用。分散鉆井液體系中常用組分的名稱、作用及加量見表作用及加量見表6161和表和表6262。 52022-3-2362022-3-2372022-3-23二、分散鉆井液的特點(diǎn)二、分散鉆井液的特點(diǎn) 分散鉆井液的主要特點(diǎn)是粘土高度分散。分散鉆井液的主要特點(diǎn)是粘土高度分散。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1 1、配制方法簡(jiǎn)便、成本較低；、配制方法簡(jiǎn)便、成本較低；2 2、形成的泥餅致密，而且韌性好，具有較好的護(hù)壁、形成的泥

6、餅致密，而且韌性好，具有較好的護(hù)壁 性，性，APIAPI濾失量和濾失量和HTHPHTHP濾失量均相應(yīng)較低；濾失量均相應(yīng)較低；3 3、可容納較多固相，較適于配制高密度鉆井液。、可容納較多固相，較適于配制高密度鉆井液。4 4、抗溫能力較強(qiáng)，比如三磺鉆井液是我國(guó)常用于鉆深、抗溫能力較強(qiáng)，比如三磺鉆井液是我國(guó)常用于鉆深井的分散鉆井液體系，抗溫可達(dá)井的分散鉆井液體系，抗溫可達(dá)160-200160-200。 82022-3-23 分散鉆井液在使用、維護(hù)過程中存在著缺點(diǎn)和局分散鉆井液在使用、維護(hù)過程中存在著缺點(diǎn)和局限性，主要表現(xiàn)在：限性，主要表現(xiàn)在： (1)(1)性能不穩(wěn)定，容易受鉆屑中粘土和可溶性鹽類性能

7、不穩(wěn)定，容易受鉆屑中粘土和可溶性鹽類的污染。抗鈣、巖鹽能力差；的污染?？光}、巖鹽能力差； (2)(2)濾液礦化度低，抑制性能差，不利于防塌；濾液礦化度低，抑制性能差，不利于防塌； (3) (3) 體系中固相含量高，對(duì)機(jī)械鉆進(jìn)有明顯的影體系中固相含量高，對(duì)機(jī)械鉆進(jìn)有明顯的影響，不宜在強(qiáng)造漿地層中使用響，不宜在強(qiáng)造漿地層中使用 (4)(4)濾液侵入儲(chǔ)層易引起儲(chǔ)層中粘土水化膨脹，不濾液侵入儲(chǔ)層易引起儲(chǔ)層中粘土水化膨脹，不能有效地保護(hù)油氣層。能有效地保護(hù)油氣層。92022-3-23 在實(shí)際應(yīng)用中，將分散性鉆井液中亞微米顆粒所在實(shí)際應(yīng)用中，將分散性鉆井液中亞微米顆粒所占比例減到最小程度，一方面控制膨潤(rùn)土

8、的加量，另占比例減到最小程度，一方面控制膨潤(rùn)土的加量，另一方面通過固控設(shè)備的使用，降低體系的總固相含量一方面通過固控設(shè)備的使用，降低體系的總固相含量。膨潤(rùn)土的含量隨鉆井液密度和井溫的高低調(diào)整。密。膨潤(rùn)土的含量隨鉆井液密度和井溫的高低調(diào)整。密度和井溫越高，膨潤(rùn)土含量越低。分散劑和度和井溫越高，膨潤(rùn)土含量越低。分散劑和NaOHNaOH的加的加量不宜過高，量不宜過高，PHPH值一般控制在值一般控制在9.5-119.5-11范圍內(nèi)。大多數(shù)范圍內(nèi)。大多數(shù)分散劑的抗鹽性不強(qiáng)，分散性鉆井液中保持較低的無分散劑的抗鹽性不強(qiáng)，分散性鉆井液中保持較低的無機(jī)鹽含量。機(jī)鹽含量。 102022-3-23三、分散鉆井液的

9、受侵及處理三、分散鉆井液的受侵及處理 鉆井過程中，常有來自地層的各種污染物進(jìn)入鉆鉆井過程中，常有來自地層的各種污染物進(jìn)入鉆井液中，使鉆井液性能發(fā)生不符合施工要求的變化，井液中，使鉆井液性能發(fā)生不符合施工要求的變化，這種現(xiàn)象常稱為鉆井液受侵。當(dāng)污染嚴(yán)重時(shí)，只有及這種現(xiàn)象常稱為鉆井液受侵。當(dāng)污染嚴(yán)重時(shí)，只有及時(shí)地對(duì)配方進(jìn)行有效的調(diào)整，或者采用化學(xué)方法清除時(shí)地對(duì)配方進(jìn)行有效的調(diào)整，或者采用化學(xué)方法清除它們，才能保證鉆進(jìn)的正常進(jìn)行。它們，才能保證鉆進(jìn)的正常進(jìn)行。 常見的是鈣侵、鹽侵和鹽水侵，還有常見的是鈣侵、鹽侵和鹽水侵，還有MgMg2+2+、COCO2 2、H H2 2S S和和O O2 2等造成的

10、污染。等造成的污染。112022-3-23 1 1鈣侵鈣侵 CaCa2+2+可通過以下途徑進(jìn)入鉆井液：可通過以下途徑進(jìn)入鉆井液：(1)(1)鉆遇石膏層；鉆遇石膏層；(2)(2)鉆遇鹽水層，地層鹽水中一般含有鉆遇鹽水層，地層鹽水中一般含有CaCa2+2+；(3)(3)鉆水泥鉆水泥塞；塞；(4)(4)使用的配漿水是硬水；使用的配漿水是硬水；(5)(5)石灰用做鉆井液添加石灰用做鉆井液添加劑等。劑等。CaCa2+2+易與鈉蒙脫石中的易與鈉蒙脫石中的NaNa+ +發(fā)生離子交換，使鈉蒙發(fā)生離子交換，使鈉蒙脫石轉(zhuǎn)化為鈣蒙脫石，脫石轉(zhuǎn)化為鈣蒙脫石，CaCa2+2+的水化能力比的水化能力比NaNa+ +要弱得

11、多，要弱得多，CaCa2+2+的引入會(huì)增加蒙脫石絮凝程度，增大鉆井液的粘度、的引入會(huì)增加蒙脫石絮凝程度，增大鉆井液的粘度、切力和濾失量。切力和濾失量。 122022-3-23當(dāng)鉆井液遇鈣侵時(shí)，有兩種有效的處理方法：當(dāng)鉆井液遇鈣侵時(shí)，有兩種有效的處理方法： 1 1、在鉆達(dá)含石膏地層前轉(zhuǎn)化為鈣處理鉆井液；、在鉆達(dá)含石膏地層前轉(zhuǎn)化為鈣處理鉆井液； 2 2、化學(xué)劑將、化學(xué)劑將CaCa2+2+清除。通常是根據(jù)濾液中清除。通常是根據(jù)濾液中CaCa2+2+濃度，濃度，加入適量純堿除去鉆井液中的加入適量純堿除去鉆井液中的CaCa2+2+，反應(yīng)式為：，反應(yīng)式為： 這種處理方法的好處是鈣蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)殁c蒙脫石。這種

12、處理方法的好處是鈣蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)殁c蒙脫石。純堿加量不能過多以免引起純堿加量不能過多以免引起COCO3 32-2-污染。污染。132022-3-23 如果是水泥引起的污染，由于如果是水泥引起的污染，由于CaCa2+2+和和OHOH- -同時(shí)進(jìn)入鉆同時(shí)進(jìn)入鉆井液，致使鉆井液的井液，致使鉆井液的pHpH值偏高。最好用碳酸氫鈉值偏高。最好用碳酸氫鈉(NaHCO(NaHCO3 3) )或或SAPP(SAPP(即酸式焦磷酸鈉即酸式焦磷酸鈉) )清除清除CaCa2+2+。反應(yīng)方程。反應(yīng)方程式為：式為：清除了清除了CaCa2+2+ ，又適當(dāng)?shù)亟档土?，又適當(dāng)?shù)亟档土藀HpH值。值。142022-3-23 2 2鹽

13、侵和鹽水侵鹽侵和鹽水侵 當(dāng)鉆遇巖鹽層時(shí)，由于井壁附近巖鹽的溶解使鉆當(dāng)鉆遇巖鹽層時(shí)，由于井壁附近巖鹽的溶解使鉆井液中井液中NaClNaCl濃度迅速增大，從而發(fā)生鹽侵；鉆達(dá)鹽水濃度迅速增大，從而發(fā)生鹽侵；鉆達(dá)鹽水層時(shí)，若鉆井液的靜液壓力壓不住高壓鹽水流，鹽水層時(shí)，若鉆井液的靜液壓力壓不住高壓鹽水流，鹽水便進(jìn)入鉆井液發(fā)生鹽水侵。分散鉆井液受到鹽侵或鹽便進(jìn)入鉆井液發(fā)生鹽水侵。分散鉆井液受到鹽侵或鹽水侵之后，鉆井液的流變和濾失性發(fā)生如圖水侵之后，鉆井液的流變和濾失性發(fā)生如圖6262所示所示的規(guī)律性變化。的規(guī)律性變化。152022-3-23 受侵鹽侵以及鹽水侵表現(xiàn)：受侵鹽侵以及鹽水侵表現(xiàn)： 1 1、粘度切

14、力急劇上升；、粘度切力急劇上升； 2 2、濾失量增加；、濾失量增加； 3 3、粘度切力增加到一、粘度切力增加到一定值后急劇下降。定值后急劇下降。 4 4、PHPH值下降值下降162022-3-23 鉆井液中的粘土礦物由于晶格取代顆粒表面帶有負(fù)電荷，鉆井液中的粘土礦物由于晶格取代顆粒表面帶有負(fù)電荷，吸附陽離子形成擴(kuò)散雙電層。隨著進(jìn)入鉆井液的吸附陽離子形成擴(kuò)散雙電層。隨著進(jìn)入鉆井液的NaNa+ +濃度不斷增濃度不斷增大，增加粘土顆粒擴(kuò)散雙電層中陽離子的數(shù)目，壓縮雙電層，大，增加粘土顆粒擴(kuò)散雙電層中陽離子的數(shù)目，壓縮雙電層，使擴(kuò)散層厚度減小，顆粒表面的使擴(kuò)散層厚度減小，顆粒表面的電位下降。粘土顆粒間

15、的靜電位下降。粘土顆粒間的靜電斥力減小，水化膜變薄，顆粒的分散度降低，顆粒之間端電斥力減小，水化膜變薄，顆粒的分散度降低，顆粒之間端面和端面和端端連接的趨勢(shì)增強(qiáng)。絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，導(dǎo)致鉆井液的端連接的趨勢(shì)增強(qiáng)。絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，導(dǎo)致鉆井液的粘度、切力和濾失量均逐漸上升。當(dāng)粘度、切力和濾失量均逐漸上升。當(dāng)NaNa+ +濃度增大到一定程度之濃度增大到一定程度之后，壓縮雙電層的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，粘土顆粒的水化膜變得更薄后，壓縮雙電層的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，粘土顆粒的水化膜變得更薄，使粘土顆粒發(fā)生面，使粘土顆粒發(fā)生面面聚結(jié)，分散度降低，鉆井液的粘度和面聚結(jié)，分散度降低，鉆井液的粘度和切力在分別達(dá)到最大值后又轉(zhuǎn)為下降，

16、濾失量繼續(xù)上升。切力在分別達(dá)到最大值后又轉(zhuǎn)為下降，濾失量繼續(xù)上升。 172022-3-23 鹽侵的另一表現(xiàn)是隨含鹽量增加，鉆井液的鹽侵的另一表現(xiàn)是隨含鹽量增加，鉆井液的PHPH值值逐漸降低，逐漸降低，NaNa+ +將粘土中的將粘土中的H H+ +及其它酸性離子不斷交換及其它酸性離子不斷交換出去。出去。 當(dāng)鉆井液受到鹽侵或鹽水侵之后，采取化學(xué)方法當(dāng)鉆井液受到鹽侵或鹽水侵之后，采取化學(xué)方法除去鉆井液中的除去鉆井液中的NaNa+ +是十分困難的，目前常用的處理方是十分困難的，目前常用的處理方法是及時(shí)補(bǔ)充抗鹽性強(qiáng)的各種處理劑，將分散鉆井液法是及時(shí)補(bǔ)充抗鹽性強(qiáng)的各種處理劑，將分散鉆井液轉(zhuǎn)化為鹽水鉆井液。

17、轉(zhuǎn)化為鹽水鉆井液。 182022-3-23 降濾失劑降濾失劑CMCCMC的分子鏈電離后生成的羧基的分子鏈電離后生成的羧基(-C00(-C00- -) )帶帶負(fù)電荷，可以補(bǔ)償被負(fù)電荷，可以補(bǔ)償被NaNa+ +壓縮雙電層所降低的壓縮雙電層所降低的電位。電位。加入加入CMCCMC可阻止粘土顆粒間相互聚并的趨勢(shì)，有助于保可阻止粘土顆粒間相互聚并的趨勢(shì)，有助于保持鉆井液的聚結(jié)穩(wěn)定性。聚陰離子纖維素、磺化酚醛持鉆井液的聚結(jié)穩(wěn)定性。聚陰離子纖維素、磺化酚醛樹脂和改性淀粉等是常用的抗鹽降濾失劑，鐵鉻鹽（樹脂和改性淀粉等是常用的抗鹽降濾失劑，鐵鉻鹽（FCLSFCLS）等是常用的抗鹽稀釋劑。海泡石和凹凸棒石等）等

18、是常用的抗鹽稀釋劑。海泡石和凹凸棒石等抗鹽粘土是用于配制鹽水鉆井液以及對(duì)付鹽侵、鹽水抗鹽粘土是用于配制鹽水鉆井液以及對(duì)付鹽侵、鹽水侵的優(yōu)質(zhì)材料。侵的優(yōu)質(zhì)材料。192022-3-233 3二氧化碳污染二氧化碳污染 COCO2 2混入鉆井液后會(huì)生成混入鉆井液后會(huì)生成HCOHCO3 3- -和和COCO3 32-2-，鉆井液的流，鉆井液的流變參數(shù)特別是動(dòng)切力受變參數(shù)特別是動(dòng)切力受HCOHCO3 3- -和和COCO3 32-2-的影響很大，高溫的影響很大，高溫下的影響更為突出。一般隨著下的影響更為突出。一般隨著HCOHCO3 3- -濃度增加濃度增加0 0上升，上升，隨著隨著COCO3 3- -濃度

19、增加濃度增加0 0先減后增。這兩種離子污染后鉆先減后增。這兩種離子污染后鉆井液性能很難用加入處理劑的方法加以調(diào)整，一般采井液性能很難用加入處理劑的方法加以調(diào)整，一般采用化學(xué)方法將它們它們除。通常加入適量用化學(xué)方法將它們它們除。通常加入適量Ca(OH)Ca(OH)2 2清除清除這兩種離子。反應(yīng)方程式為：這兩種離子。反應(yīng)方程式為：202022-3-23 4 4硫化氫污染硫化氫污染 H H2 2S S主要來自含硫地層，某些磺化有機(jī)處理劑以及主要來自含硫地層，某些磺化有機(jī)處理劑以及木質(zhì)素磺酸鹽在井底高溫下分解產(chǎn)生木質(zhì)素磺酸鹽在井底高溫下分解產(chǎn)生H H2 2S S。對(duì)人有很強(qiáng)。對(duì)人有很強(qiáng)的毒性，對(duì)鉆具和

20、套管有極強(qiáng)的腐蝕作用。的毒性，對(duì)鉆具和套管有極強(qiáng)的腐蝕作用。212022-3-23 存在存在H H2 2S S、HSHS- -、S S2-2-以及以及FeSFeSx x，電離出的，電離出的H H+ +迅速地吸迅速地吸附在金屬表面，并滲入金屬晶格內(nèi)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵託洹８皆诮饘俦砻?，并滲入金屬晶格內(nèi)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵託洹．?dāng)金屬內(nèi)有夾雜物、晶格錯(cuò)位現(xiàn)象或其它缺陷，原子當(dāng)金屬內(nèi)有夾雜物、晶格錯(cuò)位現(xiàn)象或其它缺陷，原子氫在易損部位聚結(jié)結(jié)合成氫在易損部位聚結(jié)結(jié)合成H H2 2。這一過程在瞬間完成，氫。這一過程在瞬間完成，氫的體積增加，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生很大應(yīng)力，強(qiáng)度高或硬的體積增加，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生很大應(yīng)力，強(qiáng)度高或硬度大

21、的鋼材產(chǎn)生晶格變形，變脆產(chǎn)生微裂縫，通常將度大的鋼材產(chǎn)生晶格變形，變脆產(chǎn)生微裂縫，通常將這一過程稱這一過程稱“氫脆氫脆”。在拉應(yīng)力和鋼材殘余應(yīng)力的作。在拉應(yīng)力和鋼材殘余應(yīng)力的作用下，鋼材上因氫脆引起的微裂縫很容易迅速擴(kuò)大，用下，鋼材上因氫脆引起的微裂縫很容易迅速擴(kuò)大，鋼材發(fā)生脆斷破壞。鋼材發(fā)生脆斷破壞。 222022-3-23 一旦發(fā)現(xiàn)鉆井液受到一旦發(fā)現(xiàn)鉆井液受到H H2 2S S污染，應(yīng)立即進(jìn)行處理。污染，應(yīng)立即進(jìn)行處理。一般采取的清除方法是加入適量燒堿，使鉆井液的一般采取的清除方法是加入適量燒堿，使鉆井液的PHPH值保持在值保持在1010以上。反應(yīng)式如下：以上。反應(yīng)式如下： 鉆井液的鉆井液

22、的PHPH值降低，生成的硫化物重新轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛑到档?，生成的硫化物重新轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧瘹?。為使清除徹底，在適當(dāng)提高化氫。為使清除徹底，在適當(dāng)提高pHpH值之后，再加入值之后，再加入適量堿式碳酸鋅等硫化氫清除劑，反應(yīng)式為：適量堿式碳酸鋅等硫化氫清除劑，反應(yīng)式為：232022-3-23 5. 5. 氧的污染氧的污染 鉆井液中氧加速對(duì)鉆具的腐蝕，腐蝕形式主要為鉆井液中氧加速對(duì)鉆具的腐蝕，腐蝕形式主要為坑點(diǎn)腐蝕和局部腐蝕?？狱c(diǎn)腐蝕和局部腐蝕。 鉆井液中的氧主要來自大氣，大氣含有的氧通過鉆井液中的氧主要來自大氣，大氣含有的氧通過泥漿池、高壓泥漿槍等設(shè)備在鉆井液的循環(huán)過程中被泥漿池、高壓泥漿槍等設(shè)備在鉆井液的循環(huán)過

23、程中被混入、甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。氧的含量越高，腐蝕速度混入、甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。氧的含量越高，腐蝕速度越快。如果鉆井液中有越快。如果鉆井液中有H H2 2S S或或COCO2 2氣體存在，氧的腐蝕速氣體存在，氧的腐蝕速度急劇增加。氧腐蝕的化學(xué)反應(yīng)式表示為：度急劇增加。氧腐蝕的化學(xué)反應(yīng)式表示為：242022-3-23 解決方法：解決方法： 1 1、采取物理脫氧的方法，充分利用除氣器等設(shè)備，、采取物理脫氧的方法，充分利用除氣器等設(shè)備，在攪拌過程中控制氧的侵入量。在攪拌過程中控制氧的侵入量。 2 2、PHPH值維持在值維持在1010以上抑制氧的腐蝕，在較強(qiáng)的堿性以上抑制氧的腐蝕，在較強(qiáng)的堿性介質(zhì)中，氧對(duì)

24、金屬鐵產(chǎn)生鈍化作用，在鋼材表面生成一介質(zhì)中，氧對(duì)金屬鐵產(chǎn)生鈍化作用，在鋼材表面生成一種致密的鈍化膜，降低腐蝕速率。種致密的鈍化膜，降低腐蝕速率。 3 3、化學(xué)清除法。選用除氧劑與氧發(fā)生反應(yīng)，降低鉆、化學(xué)清除法。選用除氧劑與氧發(fā)生反應(yīng)，降低鉆井液中氧的含量。常用的除氧劑有亞硫酸鈉井液中氧的含量。常用的除氧劑有亞硫酸鈉(Na(Na2 2SOSO3 3) )252022-3-23第二節(jié)第二節(jié) 鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液 鈣處理鉆井液有較好抗鹽、鈣污染能力和對(duì)泥頁巖水化有鈣處理鉆井液有較好抗鹽、鈣污染能力和對(duì)泥頁巖水化有較強(qiáng)抑制作用的一類鉆井液。較強(qiáng)抑制作用的一類鉆井液。 鈣處理鉆井液體系主要由含鈣處理

25、鉆井液體系主要由含CaCa2+2+的無機(jī)絮凝劑、降粘劑和的無機(jī)絮凝劑、降粘劑和降濾失劑組成。鈣處理鉆井液體系中的粘土顆粒處于適度絮凝降濾失劑組成。鈣處理鉆井液體系中的粘土顆粒處于適度絮凝的粗分散狀態(tài)，稱為粗分散鉆井液。的粗分散狀態(tài)，稱為粗分散鉆井液。 目前常用的無機(jī)絮凝劑主要有三種：石灰、石膏和氯化鈣，目前常用的無機(jī)絮凝劑主要有三種：石灰、石膏和氯化鈣，即石灰鉆井液，石膏鉆井液與新型的鉀石灰鉆井液。鈣處理鉆即石灰鉆井液，石膏鉆井液與新型的鉀石灰鉆井液。鈣處理鉆井液是以井液是以 CaCa2+2+提供抑制性化學(xué)環(huán)境，使鉆井液中的鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┮种菩曰瘜W(xué)環(huán)境，使鉆井液中的鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}土，使粘土顆粒由

26、高度分散轉(zhuǎn)變?yōu)檫m度絮凝。鈣處理鉆井液鈣土，使粘土顆粒由高度分散轉(zhuǎn)變?yōu)檫m度絮凝。鈣處理鉆井液具有防塌、抗污染和在含有較多具有防塌、抗污染和在含有較多 CaCa2+2+時(shí)使性能保持穩(wěn)定的特點(diǎn)。時(shí)使性能保持穩(wěn)定的特點(diǎn)。 262022-3-23一、鈣處理鉆井液的配制原理及特點(diǎn)一、鈣處理鉆井液的配制原理及特點(diǎn) Ca Ca2+2+改變粘土分散度的作用機(jī)理：改變粘土分散度的作用機(jī)理： 1 1、CaCa2+2+通過通過NaNa+ +/Ca/Ca2+2+交換，將鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}土。鈣交換，將鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}土。鈣土水化能力弱，分散度低，轉(zhuǎn)化后體系分散度明顯下土水化能力弱，分散度低，轉(zhuǎn)化后體系分散度明顯下降。轉(zhuǎn)化的程度取

27、決于粘土的陽離子交換容量和鈣離降。轉(zhuǎn)化的程度取決于粘土的陽離子交換容量和鈣離子濃度。粘土的陽離子交換容量越大，吸附子濃度。粘土的陽離子交換容量越大，吸附CaCa2+2+的量的量越大。控制濾液越大?？刂茷V液CaCa2+2+的濃度，可以控制鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}的濃度，可以控制鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}土的數(shù)量，控制鉆井液中粘土的分散度。土的數(shù)量，控制鉆井液中粘土的分散度。 272022-3-232 2、CaCa2+2+本身是一種無機(jī)絮凝劑，壓縮粘土顆粒表面的本身是一種無機(jī)絮凝劑，壓縮粘土顆粒表面的擴(kuò)散雙電層，使水化膜變薄，擴(kuò)散雙電層，使水化膜變薄，電位下降，引起粘土電位下降，引起粘土晶片面晶片面- -面和端面和端- -

28、面聚結(jié)，造成粘土顆粒分散度下降。面聚結(jié)，造成粘土顆粒分散度下降。鈣處理鉆井液在加入鈣處理鉆井液在加入 CaCa2+2+的同時(shí)，還必須加入的同時(shí)，還必須加入 NaTNaT、FCLS FCLS 和和 CMCCMC等分散劑。分散劑的分子中含有大量的水等分散劑。分散劑的分子中含有大量的水化基團(tuán)，吸附在粘土顆粒表面后，引起水化膜增厚，化基團(tuán)，吸附在粘土顆粒表面后，引起水化膜增厚，電位增大，阻止粘土晶片之間的聚結(jié)和分散度降低。電位增大，阻止粘土晶片之間的聚結(jié)和分散度降低。 282022-3-23 鈣處理鉆井液的配制原理，是通過調(diào)節(jié)鈣處理鉆井液的配制原理，是通過調(diào)節(jié)CaCa2+2+和分散和分散劑的相對(duì)含量，

29、使鉆井液處于適度絮凝的粗分散狀態(tài)，劑的相對(duì)含量，使鉆井液處于適度絮凝的粗分散狀態(tài)，鉆井液性能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，并達(dá)到滿足鉆井工藝要鉆井液性能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，并達(dá)到滿足鉆井工藝要求。求。292022-3-23與分散鉆井液相比，鈣處理鉆井液的優(yōu)點(diǎn)：與分散鉆井液相比，鈣處理鉆井液的優(yōu)點(diǎn)： (1)(1)性能較穩(wěn)定，抗鈣、鹽和粘土污染能力強(qiáng)。性能較穩(wěn)定，抗鈣、鹽和粘土污染能力強(qiáng)。 (2)(2)固相含量相對(duì)較少，容易在高密度條件下維持固相含量相對(duì)較少，容易在高密度條件下維持較低的粘度和切力有利于提高鉆速。較低的粘度和切力有利于提高鉆速。 (3)(3)能在一定程度上抑制泥頁巖的水化膨脹；濾失能在一定程度上

30、抑制泥頁巖的水化膨脹；濾失量較小，泥餅薄且韌性好，有利于井壁穩(wěn)定；量較小，泥餅薄且韌性好，有利于井壁穩(wěn)定； (4)(4)鉆井液中粘土細(xì)顆粒含量較少，對(duì)油氣層的損鉆井液中粘土細(xì)顆粒含量較少，對(duì)油氣層的損害程度相對(duì)較小。害程度相對(duì)較小。302022-3-23 以石灰為鈣源的鉆井液稱為石灰鉆井液，影響其性以石灰為鈣源的鉆井液稱為石灰鉆井液，影響其性能的關(guān)鍵因素是能的關(guān)鍵因素是CaCa2+2+濃度，濃度，CaCa2+2+濃度主要受到石灰溶解濃度主要受到石灰溶解度的影響。度的影響。二、石灰鉆井液二、石灰鉆井液 石灰是難溶強(qiáng)電解質(zhì)，溶解度主要受溫度和溶液石灰是難溶強(qiáng)電解質(zhì)，溶解度主要受溫度和溶液PHPH值

31、影響。隨溫度升高，溶解度減小，溶液中值影響。隨溫度升高，溶解度減小，溶液中CaCa2+2+濃度濃度減小。溶解時(shí)發(fā)生以下反應(yīng)：減小。溶解時(shí)發(fā)生以下反應(yīng)： 在一定溫度下，隨在一定溫度下，隨PHPH值增大石灰鉆井液中值增大石灰鉆井液中CaCa2+2+濃度濃度降低。降低。312022-3-23 PH PH值對(duì)控制石灰鉆井液鉆井液的值對(duì)控制石灰鉆井液鉆井液的 CaCa2+2+濃度起很大濃度起很大作用。一般石灰鉆井液的作用。一般石灰鉆井液的 pH pH 值應(yīng)控制在值應(yīng)控制在 11-12 11-12 ， CaCa2+2+含量保持在含量保持在120-200 mg/l 120-200 mg/l 。PHPH值過低

32、，值過低，CaCa2+2+含量增含量增大，粘度與切力超過范圍；大，粘度與切力超過范圍；PHPH值過高，值過高，CaCa2+2+含量很少。含量很少。按照石灰用量及按照石灰用量及PHPH值的不同，石灰鉆井液分為高石灰值的不同，石灰鉆井液分為高石灰和低石灰鉆井液。當(dāng)遇到有鹽、鈣污染或在造漿地層和低石灰鉆井液。當(dāng)遇到有鹽、鈣污染或在造漿地層鉆進(jìn)時(shí)，經(jīng)常用高石灰鉆井液；另一方面，高石灰鉆鉆進(jìn)時(shí)，經(jīng)常用高石灰鉆井液；另一方面，高石灰鉆井液在高溫下發(fā)生固化，鉆井液變稠，失去流動(dòng)性，井液在高溫下發(fā)生固化，鉆井液變稠，失去流動(dòng)性，在深井的深部井段鉆進(jìn)時(shí)，使用低石灰鉆井液。在深井的深部井段鉆進(jìn)時(shí)，使用低石灰鉆井液

33、。 322022-3-233.3.石灰鉆井液的使用要點(diǎn)石灰鉆井液的使用要點(diǎn) 石灰鉆井液經(jīng)常是在原有分散鉆井液基礎(chǔ)上經(jīng)轉(zhuǎn)化石灰鉆井液經(jīng)常是在原有分散鉆井液基礎(chǔ)上經(jīng)轉(zhuǎn)化而成。轉(zhuǎn)化程序?yàn)椋合燃尤胍欢康乃档凸滔嗪慷?。轉(zhuǎn)化程序?yàn)椋合燃尤胍欢康乃档凸滔嗪?，同時(shí)加入石灰、燒堿和稀釋劑。注意高溫固化問題，同時(shí)加入石灰、燒堿和稀釋劑。注意高溫固化問題。當(dāng)鉆達(dá)井底溫度超過。當(dāng)鉆達(dá)井底溫度超過 135135時(shí)，鉆井液中的各種粘時(shí)，鉆井液中的各種粘土?xí)c石灰、燒堿發(fā)生反應(yīng)，生成水合硅酸鈣等類似土?xí)c石灰、燒堿發(fā)生反應(yīng)，生成水合硅酸鈣等類似于水泥凝固后的物質(zhì)，鉆井液急劇增稠。這種情況下于水泥凝固后的物質(zhì)，

34、鉆井液急劇增稠。這種情況下，必須降低石灰含量、鉆井液堿度和固相含量，轉(zhuǎn)化，必須降低石灰含量、鉆井液堿度和固相含量，轉(zhuǎn)化為低石灰低固相鉆井液。有使用固控設(shè)備，保持低的為低石灰低固相鉆井液。有使用固控設(shè)備，保持低的固相含量是將石灰鉆井液用于高溫深井的前提條件。固相含量是將石灰鉆井液用于高溫深井的前提條件。 332022-3-23三、石膏鉆井液三、石膏鉆井液1.1.石膏鉆井液的特點(diǎn)石膏鉆井液的特點(diǎn) 選用石膏作為絮凝劑，用鐵鉻鹽和選用石膏作為絮凝劑，用鐵鉻鹽和CMCCMC作為稀釋劑作為稀釋劑和降濾失劑，維持和降濾失劑，維持PHPH值在值在9.510.59.510.5范圍內(nèi)，濾液中范圍內(nèi)，濾液中CaCa

35、2+2+含量約為含量約為600600一一1200 mg/l1200 mg/l，配制成石膏鉆井液。與石，配制成石膏鉆井液。與石灰鉆井液相比較，石膏鉆井液具有以下特點(diǎn)：灰鉆井液相比較，石膏鉆井液具有以下特點(diǎn)： (1) (1)石膏的溶解度比石灰大得多，石膏鉆井液比石灰石膏的溶解度比石灰大得多，石膏鉆井液比石灰鉆井液更高的鈣離子含量。鉆井液的絮凝程度增大。鉆井液更高的鈣離子含量。鉆井液的絮凝程度增大。與石灰鉆井液相比、石膏鉆井液具有更強(qiáng)的抗鹽污染與石灰鉆井液相比、石膏鉆井液具有更強(qiáng)的抗鹽污染和石膏污染的能力。和石膏污染的能力。 342022-3-23(2)(2)與石灰相比，石膏的溶解度受與石灰相比，石

36、膏的溶解度受PHPH值的影響較小。值的影響較小。 CaCa2+2+含量較高，更有利于抑制粘土的水化膨脹和分散，含量較高，更有利于抑制粘土的水化膨脹和分散，防塌效果優(yōu)于石灰鉆井液。多用于鉆厚的石膏層和容防塌效果優(yōu)于石灰鉆井液。多用于鉆厚的石膏層和容易坍塌的泥頁巖地層。易坍塌的泥頁巖地層。 (3)(3)石膏鉆井液比石灰鉆井液有更高的抗溫能力，發(fā)石膏鉆井液比石灰鉆井液有更高的抗溫能力，發(fā)生固化的臨界溫度在生固化的臨界溫度在175175左右，高于石灰鉆井液。左右，高于石灰鉆井液。352022-3-23 2 2 石膏鉆井液使用要點(diǎn)石膏鉆井液使用要點(diǎn) 石膏鉆井液也常由分散鉆井液轉(zhuǎn)化而成。轉(zhuǎn)化時(shí)，石膏鉆井液

37、也常由分散鉆井液轉(zhuǎn)化而成。轉(zhuǎn)化時(shí)，首先加入適量淡水，防止鉆井液過稠，然后，在首先加入適量淡水，防止鉆井液過稠，然后，在1-21-2個(gè)個(gè)循環(huán)周期內(nèi)加入燒堿、鐵鉻鹽和的石膏。在添加以上循環(huán)周期內(nèi)加入燒堿、鐵鉻鹽和的石膏。在添加以上處理劑之后，再在處理劑之后，再在1-21-2個(gè)循環(huán)周期內(nèi)加入降濾失劑個(gè)循環(huán)周期內(nèi)加入降濾失劑CMCCMC。 對(duì)石膏鉆井液進(jìn)行維護(hù)時(shí)，除應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)濾液中對(duì)石膏鉆井液進(jìn)行維護(hù)時(shí)，除應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)濾液中CaCa2+2+含量和含量和pHpH值外，鉆井液中游離的石膏含量控制在值外，鉆井液中游離的石膏含量控制在5-9kg/m5-9kg/m3 3。362022-3-23四、氯化鈣鉆井液四、

38、氯化鈣鉆井液 1 1氯化鈣鉆井液的特點(diǎn)氯化鈣鉆井液的特點(diǎn) (1)(1)氯化鈣鉆井液中氯化鈣鉆井液中CaCa2+2+含量很高，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定含量很高，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定井壁和抑制泥頁巖坍塌及造漿的能力；井壁和抑制泥頁巖坍塌及造漿的能力； (2)(2)氯化鈣鉆井液中固相顆粒絮凝程度較大、分散氯化鈣鉆井液中固相顆粒絮凝程度較大、分散度較低，流動(dòng)性好，固控過程中鉆屑容易清除，有利度較低，流動(dòng)性好，固控過程中鉆屑容易清除，有利于維持較低的密度，可對(duì)提高機(jī)械鉆速及保護(hù)油氣層于維持較低的密度，可對(duì)提高機(jī)械鉆速及保護(hù)油氣層提供良好的條件。提供良好的條件。 (3) Ca(3) Ca2+2+含量高，影響粘土懸浮體的穩(wěn)

39、定性，粘度含量高，影響粘土懸浮體的穩(wěn)定性，粘度和切力容易上升，濾失量容易增大，增加了維護(hù)處理和切力容易上升，濾失量容易增大，增加了維護(hù)處理的難度。的難度。 372022-3-23五、鉀石灰鉆井液簡(jiǎn)介五、鉀石灰鉆井液簡(jiǎn)介 是在石灰鉆井液基礎(chǔ)上發(fā)展起來有利于防塌的鈣是在石灰鉆井液基礎(chǔ)上發(fā)展起來有利于防塌的鈣處理鉆井液。鉀石灰鉆井液在組成上的改進(jìn)包括以下處理鉆井液。鉀石灰鉆井液在組成上的改進(jìn)包括以下兩方面：兩方面： (1)(1)用改性淀粉取代了原石灰鉆井液中使用的強(qiáng)分散用改性淀粉取代了原石灰鉆井液中使用的強(qiáng)分散劑鐵鉻鹽，鉆井液中粘土和鉆屑的分散程度減弱，改劑鐵鉻鹽，鉆井液中粘土和鉆屑的分散程度減弱，

40、改性淀粉在井壁上的吸附有利于增強(qiáng)防塌效果。性淀粉在井壁上的吸附有利于增強(qiáng)防塌效果。PHPH值和值和石灰含量降低，克服了石灰鉆井液的高溫固化問題。石灰含量降低，克服了石灰鉆井液的高溫固化問題。 (2)(2)用用KOHKOH控制鉆井液堿度。通過引入控制鉆井液堿度。通過引入K K+ +，提高鉆井液，提高鉆井液的抑制性。的抑制性。382022-3-23第三節(jié)第三節(jié) 鹽水鉆井液鹽水鉆井液一、鹽水鉆井液的定義和分類一、鹽水鉆井液的定義和分類 NaClNaCl含量超過含量超過1 1( (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，C1C1- -含量約為含量約為6000 mg/l6000 mg/l）的鉆井液稱為鹽水鉆井液。一般分為三

41、種類型；的鉆井液稱為鹽水鉆井液。一般分為三種類型； (1)(1)一般鹽水鉆井液一般鹽水鉆井液 含鹽量含鹽量1 1直至飽和之前。直至飽和之前。 (2)(2)飽和鹽水鉆井液飽和鹽水鉆井液 含鹽量達(dá)到飽和，常溫濃度為含鹽量達(dá)到飽和，常溫濃度為3.153.15* *10106 6mg/lmg/l左右的鉆左右的鉆井液。井液。 392022-3-23 （3)3)海水鉆井液海水鉆井液 用海水配制成的含鹽鉆井液。體系中含有約用海水配制成的含鹽鉆井液。體系中含有約3 310104 4mg/lmg/l的的NaClNaCl，還含有一定量的，還含有一定量的CaCa2+2+和和MgMg2+2+。 國(guó)外將鹽水鉆井液分為：

42、國(guó)外將鹽水鉆井液分為： 含鹽量含鹽量1%-2%1%-2%微咸鉆井液、微咸鉆井液、2%-4%2%-4%海水鉆井液、海水鉆井液、4%4%與近飽和之間為非飽和鹽水鉆井液、含鹽量達(dá)到最大與近飽和之間為非飽和鹽水鉆井液、含鹽量達(dá)到最大值值31.5%31.5%為飽和鹽水鉆井液為飽和鹽水鉆井液402022-3-23二、二、 鹽水鉆井液的配制原理及特點(diǎn)鹽水鉆井液的配制原理及特點(diǎn) 在鉆井過程中，經(jīng)常鉆遇大段巖鹽層、鹽膏層或鹽在鉆井過程中，經(jīng)常鉆遇大段巖鹽層、鹽膏層或鹽膏與泥頁巖互層。使用分散鉆井液，會(huì)有大量的膏與泥頁巖互層。使用分散鉆井液，會(huì)有大量的NaClNaCl和其它無機(jī)鹽溶解于鉆井液中，鉆井液的粘度、切力

43、和其它無機(jī)鹽溶解于鉆井液中，鉆井液的粘度、切力升高，濾失量劇增。鹽的溶解造成井徑擴(kuò)大，給鉆進(jìn)升高，濾失量劇增。鹽的溶解造成井徑擴(kuò)大，給鉆進(jìn)帶來困難，影響固井質(zhì)量。鉆遇高壓鹽水層時(shí)，鹽水帶來困難，影響固井質(zhì)量。鉆遇高壓鹽水層時(shí)，鹽水的侵入對(duì)影響鉆井液性能。采取了在鉆井液中同時(shí)加的侵入對(duì)影響鉆井液性能。采取了在鉆井液中同時(shí)加入工業(yè)食鹽和分散劑的方法，使水基鉆井液具有更強(qiáng)入工業(yè)食鹽和分散劑的方法，使水基鉆井液具有更強(qiáng)的抗鹽能力和抑制性。的抗鹽能力和抑制性。412022-3-23 鹽水鉆井液是通過人為添加無機(jī)陽離子來抑制粘鹽水鉆井液是通過人為添加無機(jī)陽離子來抑制粘土顆粒的水化膨脹和分散，在分散劑的協(xié)同

44、作用下，土顆粒的水化膨脹和分散，在分散劑的協(xié)同作用下，形成抑制性粗分散鉆井液的。鹽水鉆井液的形成抑制性粗分散鉆井液的。鹽水鉆井液的PHPH值一般值一般隨含鹽量的增加下降，一方面是由于濾液中的隨含鹽量的增加下降，一方面是由于濾液中的NaNa+ +與粘與粘土礦物晶層間的土礦物晶層間的H H+ +發(fā)生離子交換，另一方面是由于工業(yè)發(fā)生離子交換，另一方面是由于工業(yè)食鹽中含有的食鹽中含有的MgClMgCl2 2雜質(zhì)與濾波中的雜質(zhì)與濾波中的OHOH- -反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成Mg(OH)Mg(OH)2 2沉淀，消耗了沉淀，消耗了OHOH- -。在使用鹽水鉆井液時(shí)應(yīng)及時(shí)。在使用鹽水鉆井液時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充燒堿，維持一

45、定的補(bǔ)充燒堿，維持一定的PHPH值。一般情況下，鹽水鉆井值。一般情況下，鹽水鉆井液的液的pHpH值保持在值保持在9.5-11.09.5-11.0之間。之間。 422022-3-23鹽水鉆井液的主要特點(diǎn)：鹽水鉆井液的主要特點(diǎn)： (1) (1) 礦化度高，具有較強(qiáng)的抑制性，能有效地抑制礦化度高，具有較強(qiáng)的抑制性，能有效地抑制泥頁巖水化，保持井壁穩(wěn)定；泥頁巖水化，保持井壁穩(wěn)定； (2) (2) 抗鹽侵的能力很強(qiáng)，能夠有效地抗鈣侵和抗高抗鹽侵的能力很強(qiáng)，能夠有效地抗鈣侵和抗高溫，適于鉆含巖鹽地層或含鹽膏地層，在深井和超深溫，適于鉆含巖鹽地層或含鹽膏地層，在深井和超深井中使用井中使用 (3) (3) 濾

46、液性質(zhì)與地層原生水比較接近，對(duì)油氣層的濾液性質(zhì)與地層原生水比較接近，對(duì)油氣層的損害較輕；損害較輕； 432022-3-23(4) (4) 鉆出的巖屑不易在鹽水中水化分散，在地面容易鉆出的巖屑不易在鹽水中水化分散，在地面容易清除，有利于保持較低的固相含量；清除，有利于保持較低的固相含量； (5)(5)鹽水鉆井液能有效地抑制地層造漿，流動(dòng)性好，鹽水鉆井液能有效地抑制地層造漿，流動(dòng)性好，性能較穩(wěn)定。維護(hù)工藝比較復(fù)雜，對(duì)鉆柱和設(shè)備的腐性能較穩(wěn)定。維護(hù)工藝比較復(fù)雜，對(duì)鉆柱和設(shè)備的腐蝕性較大，鉆井液配制成本相對(duì)較高。蝕性較大，鉆井液配制成本相對(duì)較高。 442022-3-23一般鹽水鉆井液主要應(yīng)用于以下情況

47、：一般鹽水鉆井液主要應(yīng)用于以下情況： 1 1、配漿水本身含鹽量較高；、配漿水本身含鹽量較高； 2 2、鉆遇鹽水層時(shí)，淡水鉆井液體系不可能繼續(xù)維、鉆遇鹽水層時(shí)，淡水鉆井液體系不可能繼續(xù)維持；持； 3 3、鉆遇含鹽地層或厚度不大的巖鹽層以及為了抑、鉆遇含鹽地層或厚度不大的巖鹽層以及為了抑制強(qiáng)水敏泥頁巖地層的水化等。制強(qiáng)水敏泥頁巖地層的水化等。 三、一般鹽水鉆井液三、一般鹽水鉆井液452022-3-23 在配制鹽水鉆井液時(shí)，最好選用抗鹽粘土在配制鹽水鉆井液時(shí)，最好選用抗鹽粘土( (海泡石、海泡石、凹凸棒石等凹凸棒石等) )作為配漿土，在鹽水中可以很好地分散作為配漿土，在鹽水中可以很好地分散獲得較高的

48、粘度和切力，配制方法比較簡(jiǎn)單。若用膨獲得較高的粘度和切力，配制方法比較簡(jiǎn)單。若用膨潤(rùn)土配漿，必須先在淡水中經(jīng)過預(yù)水化，再加入各種潤(rùn)土配漿，必須先在淡水中經(jīng)過預(yù)水化，再加入各種處理劑，最后加鹽至所需濃度。處理劑，最后加鹽至所需濃度。 鹽水鉆井液中常用的分散劑有鐵鉻鹽、鹽水鉆井液中常用的分散劑有鐵鉻鹽、CMCCMC、褐煤、褐煤堿液和聚陰離子纖維素等。堿液和聚陰離子纖維素等。 462022-3-23四、飽和鹽水鉆井液四、飽和鹽水鉆井液 使用范圍：主要用于鉆大段巖鹽層和復(fù)雜的鹽膏層、使用范圍：主要用于鉆大段巖鹽層和復(fù)雜的鹽膏層、鉆開儲(chǔ)層。礦化度高，抗污染能力強(qiáng)，對(duì)地層中粘土的鉆開儲(chǔ)層。礦化度高，抗污染

49、能力強(qiáng)，對(duì)地層中粘土的水化膨脹和分散有很強(qiáng)的抑制作用。鉆遇巖鹽層時(shí)，可水化膨脹和分散有很強(qiáng)的抑制作用。鉆遇巖鹽層時(shí)，可將鹽的溶解減至最小程度，避免大肚子井眼的形成。將鹽的溶解減至最小程度，避免大肚子井眼的形成。 配制方法配制方法: : 1 1、在地面配好飽和鹽水鉆井液，鉆達(dá)巖鹽層前將其、在地面配好飽和鹽水鉆井液，鉆達(dá)巖鹽層前將其替入井內(nèi)，然后鉆穿整個(gè)巖鹽層。替入井內(nèi)，然后鉆穿整個(gè)巖鹽層。 2 2、在鉆遇鹽膏層前提前在循環(huán)過程中進(jìn)行加鹽處理，、在鉆遇鹽膏層前提前在循環(huán)過程中進(jìn)行加鹽處理，使含鹽量和鉆井液性能逐漸達(dá)到要求，在進(jìn)入巖鹽層前使含鹽量和鉆井液性能逐漸達(dá)到要求，在進(jìn)入巖鹽層前轉(zhuǎn)化為飽和鹽水

50、鉆井液。轉(zhuǎn)化為飽和鹽水鉆井液。 472022-3-23使用飽和鹽水鉆井液時(shí)，注意以下三點(diǎn)：使用飽和鹽水鉆井液時(shí)，注意以下三點(diǎn)： (1)(1)如果巖鹽層較厚，埋藏較深，在地層壓力作用下如果巖鹽層較厚，埋藏較深，在地層壓力作用下巖鹽層容易發(fā)生蠕變，造成縮徑。應(yīng)根據(jù)巖鹽層的蠕巖鹽層容易發(fā)生蠕變，造成縮徑。應(yīng)根據(jù)巖鹽層的蠕變曲線，確定較合理的鉆井濃密度，克服因鹽層塑性變曲線，確定較合理的鉆井濃密度，克服因鹽層塑性變形而引起的卡鉆或擠毀套管。變形而引起的卡鉆或擠毀套管。 (2)(2)最好選用海泡石、凹凸棒石等抗鹽粘土配制飽和最好選用海泡石、凹凸棒石等抗鹽粘土配制飽和鹽水鉆井液。如選用膨潤(rùn)土，體系中總固相

51、和膨潤(rùn)土鹽水鉆井液。如選用膨潤(rùn)土，體系中總固相和膨潤(rùn)土含量均不宜過高，防止在配制過程中粘度、切力過高。含量均不宜過高，防止在配制過程中粘度、切力過高。482022-3-23(3)(3)需加入適量的重結(jié)晶抑制劑；在地面配制的飽和鹽需加入適量的重結(jié)晶抑制劑；在地面配制的飽和鹽水，當(dāng)循環(huán)到井底變得不飽和。為解決因溫差可能引水，當(dāng)循環(huán)到井底變得不飽和。為解決因溫差可能引起的巖鹽層井徑擴(kuò)大的問題，一種比較有效的方法是起的巖鹽層井徑擴(kuò)大的問題，一種比較有效的方法是在鉆井液中加入適量的重結(jié)晶抑制劑，在巖鹽層井段在鉆井液中加入適量的重結(jié)晶抑制劑，在巖鹽層井段的井溫下使鹽達(dá)到飽和，當(dāng)鉆井液返至地面時(shí)，抑制的井溫

52、下使鹽達(dá)到飽和，當(dāng)鉆井液返至地面時(shí)，抑制住鹽的重結(jié)晶。住鹽的重結(jié)晶。 492022-3-23 飽和鹽水鉆井液有多種不同的配方。國(guó)外一般使飽和鹽水鉆井液有多種不同的配方。國(guó)外一般使用抗鹽粘土用抗鹽粘土( (如凹凸棒石如凹凸棒石) )造漿并調(diào)整粘度和切力，用造漿并調(diào)整粘度和切力，用淀粉控制濾失量。目前傾向于用各種抗鹽的聚合物降淀粉控制濾失量。目前傾向于用各種抗鹽的聚合物降濾失劑濾失劑( (如聚陰離子纖維素如聚陰離子纖維素) )代替淀粉，利于實(shí)現(xiàn)低固代替淀粉，利于實(shí)現(xiàn)低固相。相。 飽和鹽水鉆井液的維護(hù)以護(hù)膠為主，降粘為輔，飽和鹽水鉆井液的維護(hù)以護(hù)膠為主，降粘為輔，飽和鹽水鉆井液中，粘土顆粒不易形成端

53、飽和鹽水鉆井液中，粘土顆粒不易形成端- -端或端端或端- -面面連接的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生面連接的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生面- -面聚結(jié)，變成大顆粒聚面聚結(jié)，變成大顆粒聚沉，需要大量的護(hù)膠劑維護(hù)性能。沉，需要大量的護(hù)膠劑維護(hù)性能。 502022-3-23 海水鉆井液與一般鹽水鉆井液的不同之處在于使用海水鉆井液與一般鹽水鉆井液的不同之處在于使用海水配漿。海水中除含有較高濃度的海水配漿。海水中除含有較高濃度的NaClNaCl外，還含有外，還含有一定濃度的鈣鹽和鎂鹽。一定濃度的鈣鹽和鎂鹽。五、海水鉆井液五、海水鉆井液 海水鉆井液的作用原理和配制、維護(hù)方法與一般海水鉆井液的作用原理和配制、維護(hù)方法與一般淡水鉆

54、井液基本相同。不同之處在于體系中淡水鉆井液基本相同。不同之處在于體系中MgMg2+2+的含的含量較高一般鹽水鉆井液的含鹽量可隨時(shí)調(diào)整，比如鉆量較高一般鹽水鉆井液的含鹽量可隨時(shí)調(diào)整，比如鉆穿鹽層后可轉(zhuǎn)化為淡水鉆井液，而海水鉆井液由于受穿鹽層后可轉(zhuǎn)化為淡水鉆井液，而海水鉆井液由于受施工條件的限制，礦化度一般不作調(diào)整。施工條件的限制，礦化度一般不作調(diào)整。512022-3-23 海水鉆井液的配方有兩種類型：海水鉆井液的配方有兩種類型： 1 1、先用適量燒堿和石灰將海水中的、先用適量燒堿和石灰將海水中的CaCa2+2+、MgMg2+2+清清除，然后再用于配漿。除，然后再用于配漿。PHPH值保持值保持11

55、11以上、分散性相對(duì)以上、分散性相對(duì)較強(qiáng)，流變和濾失性能穩(wěn)定且容易控制，抑制性較差。較強(qiáng)，流變和濾失性能穩(wěn)定且容易控制，抑制性較差。 2 2、在體系中保留、在體系中保留CaCa2+2+、MgMg2+2+ ，PHPH值較低，含有多值較低，含有多種陽離子，護(hù)膠的難度較大，選用的護(hù)膠劑要抗鹽，種陽離子，護(hù)膠的難度較大，選用的護(hù)膠劑要抗鹽，又要抗鈣、鎂，抑制性和抗污染能力較強(qiáng)。又要抗鈣、鎂，抑制性和抗污染能力較強(qiáng)。522022-3-23 海洋目前使用黃原膠和聚陰離子纖維素等聚合物海洋目前使用黃原膠和聚陰離子纖維素等聚合物維護(hù)海水鉆井液維護(hù)海水鉆井液。聚合物的包被作用，使井壁更為穩(wěn)。聚合物的包被作用，使

56、井壁更為穩(wěn)定。通過合理地使用固控設(shè)備，機(jī)械鉆速提高。我國(guó)定。通過合理地使用固控設(shè)備，機(jī)械鉆速提高。我國(guó)使用的海水鉆井液配方體系有多種。使用的海水鉆井液配方體系有多種。532022-3-23第四節(jié)第四節(jié) 聚合物鉆井液聚合物鉆井液 通常是將聚合物作為主處理劑或主要用聚合物調(diào)通常是將聚合物作為主處理劑或主要用聚合物調(diào)控性能的鉆井液體系稱為聚合物鉆井液?？匦阅艿你@井液體系稱為聚合物鉆井液。1 1聚合物鉆井液發(fā)展概況聚合物鉆井液發(fā)展概況 一、聚合物鉆井液概述一、聚合物鉆井液概述542022-3-23 提高聚合物鉆井液的防塌能力，聚合物與無機(jī)鹽提高聚合物鉆井液的防塌能力，聚合物與無機(jī)鹽( (主要是氯化鉀主

57、要是氯化鉀) )配合的鉆井液體系，對(duì)水敏性地層的配合的鉆井液體系，對(duì)水敏性地層的防塌效果顯著。防塌效果顯著。 聚合物處理劑的發(fā)展很快，帶陰離子基團(tuán)的處理聚合物處理劑的發(fā)展很快，帶陰離子基團(tuán)的處理劑外，帶陽離子基團(tuán)的陽離子聚合物和分子鏈中同時(shí)劑外，帶陽離子基團(tuán)的陽離子聚合物和分子鏈中同時(shí)帶陰離子基團(tuán)、陽離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)的兩性離子帶陰離子基團(tuán)、陽離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)的兩性離子聚合物處理劑。聚合物處理劑。 552022-3-232 2聚合物鉆井液的特點(diǎn)聚合物鉆井液的特點(diǎn)(1)(1)固相含量低，亞微米粒子所占比例低固相含量低，亞微米粒子所占比例低 。對(duì)提高鉆井。對(duì)提高鉆井速度有利。速度有利。 (2

58、)(2)具有良好的流變性，有較強(qiáng)的剪切稀釋性和適宜的具有良好的流變性，有較強(qiáng)的剪切稀釋性和適宜的流型。聚合物鉆井液有較高的動(dòng)塑比，剪切稀釋性好，流型。聚合物鉆井液有較高的動(dòng)塑比，剪切稀釋性好，有較強(qiáng)的觸變性，以及在環(huán)形空間形成平板型層流等優(yōu)有較強(qiáng)的觸變性，以及在環(huán)形空間形成平板型層流等優(yōu)良性能，懸浮和攜帶鉆屑的效果好，減少鉆屑的重復(fù)破良性能，懸浮和攜帶鉆屑的效果好，減少鉆屑的重復(fù)破碎，使鉆頭進(jìn)尺提高。碎，使鉆頭進(jìn)尺提高。 562022-3-23 聚合物鉆井液體系中形成的結(jié)構(gòu)由顆粒之間的相聚合物鉆井液體系中形成的結(jié)構(gòu)由顆粒之間的相互作用、聚合物分子與顆粒之間的橋聯(lián)作用以及聚合互作用、聚合物分子與

59、顆粒之間的橋聯(lián)作用以及聚合物分子之間的相互作用構(gòu)成。在高剪切作用下，橋聯(lián)物分子之間的相互作用構(gòu)成。在高剪切作用下，橋聯(lián)作用被破壞，粘度和切力降低，聚合物鉆井液具有較作用被破壞，粘度和切力降低，聚合物鉆井液具有較高的剪切稀釋作用。聚合物鉆井液具有較高的動(dòng)切力高的剪切稀釋作用。聚合物鉆井液具有較高的動(dòng)切力。聚合物鉆井液具有較低的固相含量，粒子之間的相。聚合物鉆井液具有較低的固相含量，粒子之間的相互摩擦作用相對(duì)較弱，聚合物鉆井液有較低的塑性粘互摩擦作用相對(duì)較弱，聚合物鉆井液有較低的塑性粘度。聚合物鉆井液一般具有較低的度。聚合物鉆井液一般具有較低的n n值。值。572022-3-23 聚合物鉆井液有較

60、強(qiáng)的觸變性。鉆井液流動(dòng)時(shí)，聚合物鉆井液有較強(qiáng)的觸變性。鉆井液流動(dòng)時(shí)，部分結(jié)構(gòu)被破壞，停止循環(huán)時(shí)能迅速形成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)部分結(jié)構(gòu)被破壞，停止循環(huán)時(shí)能迅速形成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，均勻懸浮固相顆粒，不易卡鉆，下鉆可一次到底。，均勻懸浮固相顆粒，不易卡鉆，下鉆可一次到底。觸變性太大，形成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度太高，開泵困難，易導(dǎo)觸變性太大，形成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度太高，開泵困難，易導(dǎo)致壓力激動(dòng)，對(duì)易漏地層可能憋漏。聚合物鉆井液的致壓力激動(dòng)，對(duì)易漏地層可能憋漏。聚合物鉆井液的固相含量較低，結(jié)構(gòu)主要是聚合物與顆粒間的橋聯(lián)作固相含量較低，結(jié)構(gòu)主要是聚合物與顆粒間的橋聯(lián)作用，觸變性適宜，不會(huì)造成開泵困難，固相含量過高用，觸變性適宜，不會(huì)造成開