鉆井液技術(shù)課件(污染)

鉆井液技術(shù)課件(污染)第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四鈣、鎂污染和處理水泥—石灰污染和處理碳酸根和重碳酸根污染和處理

硫化氫H2S的處理水基鉆井液的污染和處理3第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四--鈣、鎂污染和處理1、污染的來源（1）配漿水：可能含有大量的Ca2+和Mg2+。（2）含無水石膏（CaSO4）和有水石膏（又稱生石膏CaSO4.2H2O或CaSO4.?H2O）的地層。它們的厚度因地區(qū)不同在幾米至幾百米的范圍內(nèi)變化。另外，經(jīng)常有或薄或厚的石膏層與含鹽地層間互相共存。（3）地層水水基鉆井液的污染和處理第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2、鈣、鎂侵鉆井液性能的變化總的來說Ca2+、Mg2+侵會造成流變性能增大和濾失量升高。鉆井液性能變化幅度會根據(jù)情況隨污染物的濃度、鉆井液固相含量和化學(xué)成分，以及鉆井液原來的性能而變化。（1）配漿水中有Ca2+和Mg2+會抑制膨潤土的水化，導(dǎo)致膨潤土造漿率下降，配出的漿動切力、動塑比較低，濾失量FL較高。（2）Mg2+侵還會使pH值降低，因為Mg2+會與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2。

Mg2++2OH－→Mg(OH)2↓--鈣、鎂污染和處理水基鉆井液的污染和處理第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四3、Ca2+處理（1）配漿水中的鈣通常用適量純堿來處理Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+1.0mg/L的Ca2+

用0.00266kg/m3Na2CO3處理

（2）石膏層對鉆井液的污染在濃度低的情況下可用純堿，并配合降粘劑如HMP-III、KHm、銨鹽、XY-27等處理。如遇大段石膏層會造成濃度較高的污染，可根據(jù)小型實驗數(shù)據(jù)加入降粘劑和降濾失劑，將鉆井液轉(zhuǎn)化成鈣基鉆井液。--鈣、鎂污染和處理水基鉆井液的污染和處理第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四4、Mg2+處理（1）使用海水配鉆井液時，Mg2+可用燒堿處理，當PH>10.5時，大部分鎂離子可以生成Mg（OH）2沉淀而被除去。

Mg2++2OH-→Mg（OH）2↓+2Na+1.0mg/L的Mg

2+

用0.0046kg/m3NaOH處理

（2）當遇到嚴重鎂離子污染時，持續(xù)加入NaOH會使粘度升高。這種情況下鉆井液可根據(jù)小型試驗用燒堿結(jié)合降粘劑和降濾失劑處理。--鈣、鎂污染和處理水基鉆井液的污染和處理第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四--水泥—石灰污染處理1、污染物來源當鉆井液在注水泥作業(yè)時直接與水泥漿接觸或其鉆水泥塞時都會發(fā)生水泥侵。水泥漿造成的污染要比凝固的水泥嚴重。水泥含有一系列含鈣絡(luò)合物。所有這些絡(luò)合物與水反應(yīng)都會生成氫氧化鈣Ca（OH）2。水基鉆井液的污染和處理第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四

2、鉆井液性能的變化

水泥侵會造成流變性、濾失量和PH升高。對水泥污染的處理包括兩個方面：一方面要降低PH值，另一方面要降低鈣離子的濃度，因為水泥侵的鉆井液在120℃以上會發(fā)生固化現(xiàn)象。--水泥—石灰污染處理水基鉆井液的污染和處理第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四3、處理（1）避免水泥侵的最簡單的方法是用清水鉆水泥塞或用鉆井液鉆水泥塞時，把污染的那段鉆井液放掉。（2）加小蘇打處理

NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+NaOH+H2O

用小蘇打NaHCO3與石灰反應(yīng)只中和了石灰的氫氧根的一半，另一

半轉(zhuǎn)化成了NaOH。因此使用小蘇打處理石灰侵會使pH值升高，這在溫度較高的情況下（﹥120℃或250℉)會造成鉆井液固化。--水泥—石灰污染處理水基鉆井液的污染和處理第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四

3、處理

（3）使用一些有機磷酸鹽、腐殖酸或HMP-III結(jié)合一些降濾失劑處理污染會使pH值得到有效控制。

不要使用純堿來處理水泥侵，因為石灰所含的氫氧根會與鈉離子結(jié)合，生成氫氧化鈉，造成PH值顯著升高，而有可能使鉆井液固化。

（4）應(yīng)在鉆井液中保留100～200mg/L（硬度測試法測出的）過剩Ca2+，這樣在遇到碳酸根——碳酸氫根污染時可自動地改善鉆井液性能。--水泥—石灰污染處理水基鉆井液的污染和處理第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四--碳酸根和重碳酸根污染和處理1、污染物來源（1）地面：CO2可在泥漿槍、鉆井液混合設(shè)備、鉆井泵和固控設(shè)備工作時隨空氣一起侵入。（2）地下的含CO2氣的地層。（3）處理鈣侵和水泥侵時加純堿Na2CO3過量。（4）一些有機添加劑如木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽等的高溫分解。（5）加重材料或碳酸鈣橋堵劑中所含的雜質(zhì)一起加到鉆井液中。水基鉆井液的污染和處理第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2、碳酸根和重碳酸根污染后鉆井液性能的變化碳酸根隨鉆井液pH值可以三種形式存在：H2CO3、HCO3-和CO32-。碳酸根和重碳酸根侵會造成鉆井液流變性變差、濾失量稍有增加和pH降低等。有時這種現(xiàn)象迷惑了一些現(xiàn)場工程師，他們忽略了碳酸根—重碳酸根的污染會導(dǎo)致這些問題的產(chǎn)生，而認為是其他的污染所造成的。為了能盡快得到準確的判斷，碳酸根—重碳酸根的分析數(shù)據(jù)，以及對鉆井液流變性、濾失量和pH值變化的綜合分析會有助于得出正確的結(jié)論。--碳酸根和重碳酸根污染和處理水基鉆井液的污染和處理第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四3、處理碳酸根CO32-可用鈣處理的方法使其生成碳酸鈣沉淀將其除去，而重碳酸根HCO3-不能直接除去，必須先使它與氫氧根OH-反應(yīng)轉(zhuǎn)換成碳酸根后才可能除去。Ca2+可通過石灰或石膏提供。--碳酸根和重碳酸根污染和處理水基鉆井液的污染和處理第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四3、處理

用石灰處理，反應(yīng)如下：CO32-+HCO3-+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+H2O+3OH-

當用石灰處理碳酸根—重碳酸根污染時，會使pH值升高。為此，為降低pH值，可以加入一些有機酸處理劑或石膏處理。

用石膏處理，必須同時加入石灰和/或燒堿，這樣可以維持pH值不降，反應(yīng)如下：CO32-+HCO3-+2Ca2＋+

OH-→2CaCO3↓+H2O--碳酸根和重碳酸根污染和處理水基鉆井液的污染和處理第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四

3、處理不管應(yīng)用上述兩種方法中的哪一種，鉆井液必須同時用一些降粘劑和降濾失劑處理，從而使鉆井液獲得滿意的流變性能和濾失量。具體的方案由小型試驗來確定。處理碳酸根—重碳酸根污染需使用的石灰和石膏的相應(yīng)數(shù)量見下表。

建議不要把鉆井液中的碳酸根完全除去，而應(yīng)至少保持1000～1200mg/L。--碳酸根和重碳酸根污染和處理水基鉆井液的污染和處理第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四

處理碳酸根—重碳酸根污染需使用的石灰和石膏的相應(yīng)數(shù)量表lb/bbl=3923mg/L--碳酸根和重碳酸根污染和處理水基鉆井液的污染和處理處理離子石灰Ca(OH)2lb/bbl(mg/L)石膏CaSO4lb/bbl(mg/L)燒堿NaOHlb/bbl(mg/L)1.0mg/LCO32-0.00043(1.69)0.001(39.23)1.0mg/LHCO3-0.00021(0.82)0.00023(0.9)第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四--硫化氫H2S的處理硫化氫（H2S）有劇毒，對金屬設(shè)備有很強的腐蝕性。一定量的硫化氫在幾分鐘內(nèi)就會對操作人員造成致命的后果。盡管硫化氫會使鉆井液性能受到破壞，與之比較起來，至關(guān)重要的是人身安全和勞動保護的重大問題。水基鉆井液的污染和處理第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四1、污染物來源（1）熱作用下，石油中有機硫化物分解；（2）石油中烴類和有機質(zhì)通過儲集層水中硫酸鹽的高溫還原；（3）下部地層中硫化氫氣體上竄；（4）某些鉆井液處理劑高溫熱分解。--硫化氫H2S的處理水基鉆井液的污染和處理第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2、處理

（1）作為預(yù)防和輔助措施，加入燒堿或石灰將鉆井液的pH值維持在高于10。（2）加入堿式碳酸鋅Zn(OH)2.ZnCO3

（1.0mg/L硫化氫H2S使用0.002lb/bbl或0.00572mg/