第七章钻井液体系简介详解.pptVIP

钻井液体系简介;;;1．膨润土及原浆的配制 通常将以蒙脱石为主要成分的配浆土称为膨润土(Bentonite)。主要作用 膨润土逐渐分散在淡水中致使泥浆的粘度、切力不断增加的过程称为造浆，每吨粘土能配出表观粘度为15mpa·s的钻井液体积称做粘土的造浆率。 在配置原浆时，还需要加入适量的纯碱，以提高粘土的造浆率。纯碱的加量以粘土中钙离子的含量而异，可通过实验确定。一般约为粘土质量的5％。加入纯碱的目的是除去粘土中的部分钙离子，将钙质粘土转化为钠质粘土，从而使粘土颗粒的水化作用进一步加强，分散程度进一步提高。因此，在原浆中加入适量纯碱，一般可以使表观粘度增大、切力升高、滤失量降低。如果随着纯碱的加入滤失量增加，则纯碱过量。;2、分散剂和钻井液的典型组成 用于分散型钻井液的降粘剂（分散剂）种类较多，主要降粘剂有丹宁碱液、铁铬木质素磺酸盐、褐煤及其改性产品；主要降滤失剂有：钠羧甲基纤维素CMC、聚阴离子纤维素、磺化褐煤或磺化酚醛树脂；烧碱调节pH值；重晶石做加重剂。 国内深井、超深井使用的抗高温钻井液-三磺钻井液配方：磺化丹宁或磺化栲胶、磺化褐煤、磺化酚醛树脂。重铬酸钾和Span-80提高抗温性。;二、分散钻井液的特点 分散钻井液的主要特点是粘土在水中高度分散，正是通过高度分散的粘土颗粒使钻井液具有所需的流变和降滤失性能。 1、优点： (1)配制方法简便、成本较低； (2)泥饼较致密，韧性好，具有较好的护壁性，API滤失量和HTHP滤失量均相应较低； (3)固相容量高，适于配制高密度钻井液，密度可高达2.00g／cm3以上； (4)抗温能力较强，比如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂为主处理剂的三磺钻井液是我国常用于钻深井的分散钻井液体系，抗温可达160-200℃。 ; 2、缺点：分散钻井液在使用、维护过程中存在难克服的缺点和局限性： (1) 性能不稳定，容易受粘土和可溶性盐类的污染。钻遇盐膏层时，少量石膏、岩盐就会使钻井液性能发生较大的变化； (2) 滤液的矿化度低，容易引起井壁附近的泥页岩水化、松散、垮塌，并使井壁的岩盐溶解，即钻井??抑制性能差，不利于防塌； (3)体系中固相含量高，特别是粒径小于1 um的亚微米颗粒所占比例相当高，因此对机械钻速有明显的影响，尤其不宜在强造浆地层中使用； (4) 滤液侵入易引起粘土膨胀，因而不能有效地保护油气层，钻遇油气层时必须加以改造才能达到要求。;三、钻井液的受侵及其处理 其中最常见的是钙侵、盐侵和盐水侵，此外还有Mg2+、CO32-、H2S和O2等造成的污染。 1．钙侵 Ca2+进入钻井液的途径： (1)石膏层； (2)盐水层，因地层盐水中一般含有Ca2+； (3)水泥塞，因水泥凝固后产生氢氧化钙； (4)配浆水是硬水； (5)用石灰做钻井液添加剂等。 ;处理方法： 一是在钻达含石膏地层前转化为钙处理钻井液； 二是使用化学剂将Ca2+清除。通常是根据滤液中Ca2+浓度，加入适量纯碱除去钻井液中的Ca2+，这种处理方法的好处是，既沉淀掉Ca2+，多出的Na+又将钙蒙脱石转变为钠蒙脱石。但注意纯碱不要加量过多，以免引起CO32-的污染。 如果是水泥引起的污染，由于Ca2+和OH—同时进入钻井液，致使钻井液的pH值偏高。这种情况下，最好用碳酸氢钠(NaHCO3)或SAPP(即酸式焦磷酸钠，Na2H2P207)清除Ca2+。;2、盐侵和盐水侵 当钻遇岩盐层时，由于井壁附近岩盐的溶解使钻井液中NaCl浓度迅速增大，从而发生盐侵；钻达盐水层时，若钻井液的静液压力不足以压住高压盐水流，盐水便会进入钻井液发生盐水侵。钻井液的流变和滤失性能将发生较大的变化。 （1）变化规律及作用机理： 规律： 粘度、切力先增加后减小；失水一直增大。 作用机理： 钻井液中的粘土矿物由于晶格取代其颗粒表面带有负电荷，吸附阳离子形成扩散双电层。随着进入钻井液的Na+浓度不断增大，从而压缩双电层，扩散层厚度减小，ξ电位下降，粘土颗粒问的静电斥力减小，水化膜变薄，颗粒的分散度降低，颗粒之间端—面和端—端连接的趋势增强。由于絮凝结构的产生，导致钻井液的粘度、切力和滤失量均逐渐上升。此时如不及时处理，钻井液的稳定性将完全丧失。当NaCl浓度在3％左右时，分散钻井液的粘度和切力分别达到最大值。 盐侵的另一表现是随含盐量增加，钻井液的pH值逐渐降低，其原因显然是由于Na+将粘土中的H+及其它酸性离子小断交