钻井液钙侵及处理

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盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
1
NaCL （g/100ml） 26
污染规律
NaCL↗→PH ↘
NaCL ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（常数）
1%为分界线
1%前，Vf增加小， ↗
1%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
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盐侵污处理
原则：抗盐、护胶、拆结构、换土。 抗盐、护胶：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC
拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
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钻井液污染处理
钙侵、盐侵、水泥侵
水基分散型钻井液受污染及其处理 污染物定义:凡进入钻井液中使性能变坏的物质.
可溶性盐 （钙、钠盐、盐水） 污染物类型 钻屑 地层流体 (水、气体)
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钙污染 钙来源： 石膏层：CaSO4 Ca++ +SO42水泥塞：Ca(OH)2 Ca++ + 2OH
> 2 (E-F)
> 3 (E-E)
3
分散 →絮凝 →聚结 低固相： 1 ＜ 2 ＜
3
高固相： 1 ＜2 ＜
= max
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钙污染处理
处理原则：除钙、护胶、拆结构。
除钙：加纯碱。
CO3--+Ca++ CaCO3
护胶：加降失水剂（NaC、CMC）拆源自构：加入稀释剂（NaT、FCLS）
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水泥侵的处理 特点：PH ↘
处理：
加低碱比的护胶混合液
NaC : NaOH : NaT : Na2CO3 : H2O

实验11 钻井液的钙侵及其处理在钻进过程中，地层里的可溶性盐类（如石膏、岩盐、芒硝），各种流体（油、气、水）以及岩石细粒会使钻井液性能发生不符合施工要求，称之为钻井液受侵。

钻进石膏层和水泥塞时都会遇到钻井液受钙侵问题。

一、实验目的1．了解钙侵对钻井液性能的影响。

2．掌握钙侵后钻井液的处理方法。

二、实验原理当钻井液受到石膏或水泥侵时，在钻井液中由于CaSO4（固）===== Ca2++SO42-Ca（OH）2（固）=====Ca2++2OH-按照离子交换吸附的原理，石膏或水泥提供二价钙离子要置换吸附在粘土表面上的一价钠离子，使钠质粘土变为钙质粘土。

钙离子是二价的，它和粘土表面的吸附力量大于一价的钠离子，难于被呈极性的水分子“拉跑”，因而粘土的ζ电势减小，粘土颗粒聚结合并的斥力减小，颗粒变粗，网状结构加强加大，致使钻井液的滤失量、粘度、切力增大。

在处理时，首先加入稀释剂，使粘土颗粒适度絮凝，根据需要再加入适量降失水剂，从而得到满意的性能。

三、实验仪器设备及药品六速旋转粘度计，中压失水仪，密度计，高速搅拌器，电子天平，秒表，1000ml 搪瓷杯，秒表，pH试纸，CaSO4、SMT（或SMC），SMP、钻井液。

四、实验步骤1．此步由实验室人员在实验前完成。

在室温下(即水不加热)或加热条件下，配制比重为 1.05的原浆。

配制好后放置几天至十几天，让其中的粘土充分水化分散，使原浆性能基本稳定下来，临到本实验前加水稀释，冬天可稀释到漏斗粘度约为20～35秒，夏天可更稀，使漏斗粘度约为23～26秒。

稀释时供参考的加水量约为每升钻井液100～300ml。

2．以下各步由学生完成。

取700ml原浆于1000ml钻井液杯中，用密度计、六速旋转粘度计、气压失水仪、钢板尺、PH试纸分别测定密度(ρ)、表观粘度(AV)、静切力（GeL10“/10…）、API滤失量(FL)、泥饼厚度(H)和PH值，记录数据。

测定完性能的钻井液要倒回原1000ml钻井液杯中，泥饼，滤纸弃去。

钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。

处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。

处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。

但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。

钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。

为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。

目前主要有以下两种分类方法。

第一类分类方法是按其组成分类。

通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。

其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。

有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。

按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。

第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。

我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。

钻井液受污染及性能调节一、实验目的和要求1.了解钠盐或钙对淡水钻井液性能的影响规律。

2.掌握受污染钻井液性能调节的处理原则和调节方法。

二、实验仪器、药品常规钻井液仪器一套，钻井液杯(1000ml)一个，电动搅拌器一台(公用)，药物天平一台(公用)，秒表、钢板尺各1，量筒(50ml)2个，pH试纸一盒，土粉、食盐、FCLS［２∶1(1/5)］，NaHm,石膏粉。

三、实验原理在钻井过程中，地层岩石里的可溶性盐类(如石膏、岩盐、芒硝)及各种流体、钻屑等进入钻井液，使钻井液性能不能满足正常钻井的需要，称之为钻井液受浸或污染。

我们这里主要讨论的是盐浸或钙浸对淡水钻井液性能的影响。

1.钙浸：钻进石膏层和水泥塞时都会遇到钻井液受钙侵问题。

石膏的化学成分是硫酸钙；水泥凝固产生氢氧化钙。

虽然它们在水里的溶解度不高，但都将提供钙离子。

即CaSO４（固) → Ca＋＋＋SO4＝-Ca(OH)２（固) → Ca＋＋＋2OH-而几百个ppm(百万分之一，如500ppm是指一百万份中有500份)的含钙量就足以使钻井液失去胶体性质。

原因何在?按照离子交换吸附的原理，由石膏或水泥提供的二价钙离子要置换吸附在粘土表面上的一价钠离子，使钠质粘土转变为钙质粘土。

钙离子是二价的，它和粘土表面的吸附力量大于一价的钠离子，难于被呈极性的水分子“拉跑”，即不容易解离，因此，当钠质粘土转变为钙质粘土后ζ电势减小，如图1所示。

图1 钙离子对粘土胶粒ζ电势的影响粘土颗粒ζ电势的变小，使得阻止粘土颗粒聚结合并的斥力减小，聚结一分散平衡即向着有利于聚结的方向变化，这样，钻井液中粘土颗粒变粗，网状结构加强和加大(图2)，致使钻井液的失水量、粘度、切力增大。

图2 平衡朝聚结方向变化，网状结构加强钠质土转变为钙质土后，另一个变化是粘土颗粒的水化程度降低，水化膜变薄。

据《粘土矿物学》(格里姆著)介绍，钙蒙脱石颗粒周围环绕将近四个分子层的吸附水(“非液体”)，钠蒙脱土仅仅三个，然而厚层的疏松的吸附水(“液体的”)在钙蒙脱土里却是很少的，分子力的作用在15的距离里突然中止了，在钠蒙脱土里定向水分子的距离大于100 (约40个水分子层)，如图3所示。