碳酸根碳酸氢根污染

钻井钻遇CO32-、HCO3-离子对钻井液造成的污染，致使钻井液的粘切上升、滤失量变大，且性能难以控制。

在污染的初期，常常被误认为是因钻进时间长而造成的钻井液老化和处理剂质量问题引起的抗温抗污染能力差造成的钻井液性能不稳定。

如果没有做出准确的判断而按照一般的处理方法加入降粘剂和降滤失剂，无法达到处理目的，钻井液污染加重，造成钻井液性能急剧恶化，造成井下复杂。

1 碳酸根和碳酸氢根污染来源 一般钻井液用水对滤液中的CO32-、HCO3-值影响不大，CO32-、HCO3-可能来源：⑴调整泥浆性能，处理钙或水泥引起的污染时，加入过量的处理剂，使用碳酸钠、碳酸氢钠处理过量。

⑵有机化合物如铁络盐、木质素等在温度大于 300℃时的热降解。

⑶钻井液所用重晶石受到了污染。

⑷钻遇含有CO2地层时，CO2侵入钻井液以及富含CO32-、HCO3-离子的地层出水侵入。

⑸在钻遇含硫化氢的地层时，向钻井液中加入含碳酸盐处理剂。

2 钻井液被碳酸根和碳酸氢根污染后的特征钻井液如果受到CO32-、HCO3-污染，性能发生很多变化。

不管是什么钻井液，尤其是对CO32-、HCO3-抑制作用不强的钻井液，受到污染后基本上具有以下特征：⑴钻井液颜色变成暗灰色或者棕灰色，污染严重可变成暗黑色胶油状，并且钻井液体系起泡不宜消泡。

⑵钻井液的各种粘度、切力明显变大，波动大，常用的钻井液处理剂降粘效果不明显。

⑶钻井液粘度变大，液流动性变差，起皮现象明显。

⑷挂壁现象严重。

⑸钻井液的滤失量不好控制，即使向钻井液体系中加入足量的降滤失剂，将滤失量限制在要求的范围，滤饼的质量难保持薄而韧。

⑹六速旋转粘度计测定粘度，六转和三转的读数很大，测完指针不回零。

⑺pH值不好控制。

⑻虽然钻井液体系中的膨润土含量和固相含量均在正常值范围，但触变性变强，搅动停止，很快呈现“豆腐块”状。

3 理论依据3.1 轻度污染的处理钻井液本身含有Mg2+、Ca2+、CO32-、HCO3-离子，通过调整钻井液PH值维护。

钻井液碳酸根、碳酸氢根污染的处理由于井深的增加和钻探领域的不断扩大，碳酸根和碳酸根离子对钻井液带来的污染在很多区域的钻井过程中都会发生，使钻井液的滤失量增大、粘切度上升，而且其性能也会不好控制。

在初期污染过程中，抗污染抗温能力差造成的钻井液性能不是很稳定经常会被误以为是因为钻井时间太长而使得处理剂质量问题和钻井液老化。

如果只是按照一般的解决方法加入降滤失剂和降粘剂而不能做出正确的判断，是不会达到解决的目的的，还会耽误了调整的最佳时机，加重钻井液的污染，使钻井液的性能下降并恶化，甚至会使井下的情况更加复杂。

一、钻井液受碳酸根、碳酸氢根污染后的现象1.钻井液的性能很不稳定，不容易控制pH值，动塑比变高，粘切度上升，钻井液的流动性不好，触变性增强；2.粘切太高，挂壁现象太明显，下钻到底开泵不容易，开泵循环而且会返出大量的虚泥；3.钻井不好控制液滤失量，而且波动太大，滤饼虚厚；4.钻井液滤液经过分析存在大量的CO32-、HCO3- [1]。

二、钻井液中碳酸根、碳酸氢根的来源1.钻遇地层中遇到含有CO2的气体，使得钻井液中有CO2气体侵入；2.钻遇地层中遇到可溶性碳酸盐和酸式碳酸岩，使得钻井液中有少许盐类融入；3.钻遇地层中遇到含CO32-、HCO3-的水层，使得钻井液中有地下水融入；4.一些有机处理剂受热分解；5.钻井液用富含CO32-、HCO3-的水型作为配浆用水[2]。

三、碳酸根、碳酸氢根污染处理方法根据CO32-+Ca2+=CaCO3↓产生沉淀的反应原理，首先考虑在对CO32-、HCO3-污染进行处理时使用熟石灰，因为熟石灰对钻井液的性能影响最小。

1.滤液分析被污染的钻井液，记录出钻井液中HCO3-和CO32-的含量数值，并且在室内进行实验计算出熟石灰的加量；2.用烧碱调节钻井液的pH值，使它保持在11.0-11.5的范围内，确保HCO3-和CO32-之间的相互转化；3.用适量的熟石灰配置成乳浊液并且不断的进行搅拌，按照时间均匀的加入钻井液；4.为了稳定钻井液的性能，使得井下的安全得到保障，就要使用高效的护胶降失水处理剂[3]。

碳酸氢根和碳酸根离⼦对钻井液污染的判别及处理碳酸氢根和碳酸根离⼦对钻井液污染的判别及处理摘要：在钻井现场，常因钻井液的粘切⾼、滤失量⼤、性能不稳定⽽耗费⼤量的处理剂。

通过对中原油⽥52⼝井钻井液滤液的分析发现，过量的HCO--3、CO2-3会恶化钻井液性能。

经数⼝井的实践，摸清了HCO--3、CO2-3对钻井液的污染规律，找到了判别与消除HCO--3、CO2-3污染的⽅法；只要是因HCO--3、CO2-3污染⽽造成的钻井液性能变坏，加⼊适量的CaSO4、Ca (OH)2等处理剂，即可改善其性能，满⾜施⼯要求。

主题词：碳酸盐、钻井液污染、滤液作者：杨振杰，1982年毕业于西南⽯油学院开发系钻井⼯程专业。

HCO--3、CO2-3的积聚，对钻井液会产⽣严重污染，其特点是粘切⼤，处理极为困难。

由于对污染规律缺乏认识，常常只当作⼀般的降粘切处理，结果总是事倍功半，反复处理仍达不到要求。

本⽂通过⼤量的现场资料分析和处理实例，就HCO--3、CO2-3对钻井液污染类型的判别和现场处理⼯艺进⾏探讨，以引起对此类问题的重视。

⼀、HCO--3、和CO2-3的来源及污染规律（—）钻井液中HCO--3、和CO2-3的来源1、地层中⼤量CO2⽓体的侵⼊。

2、井液在流动或搅拌中，浆空⽓中的CO2裹⼊。

3、处理剂中可能含有超标准的Na2CO3,或使⽤过量的Na2CO3。

4、使⽤青⽯粉加重时,钻井液中加⼊过量的NaOH。

5、抗温性能较差的处理剂热解断链。

（⼆）HCO--3、和CO2-3对钻井液的污染规律分析了中原油⽥⽂13区块、卫城、胡状地区52⼝井、2100—3800M井段的钻井液性能与滤液中HCO--3、CO2-3、OH—、Ca2+含量的关系，发现钻井液性能有以下规律：1：钻井液滤液中HCO--3、CO2-3含量随PH值的变化①、当PH＜9时，滤液中发HCO--3为主，CO2-3含量较低，并有游离的CO2存在。

②、当PH在8.5—11.5时，滤液中的HCO--3与CO2-3常同时存在，游离的Ca2+含量较少。

钻井液受碳酸根／碳酸氢根污染的探讨钻井液受碳酸根/碳酸氢根污染的探讨钻井液是一种用于钻井过程中的液体，其主要作用是冷却钻头并减少钻孔的阻力。

碳酸根/碳酸氢根是常见的钻井液污染物，这些化学物质会对钻井液的性质和效果产生不利影响。

本文将对钻井液受碳酸根/碳酸氢根污染的影响进行探讨。

碳酸根/碳酸氢根对钻井液的影响主要包括以下几个方面：1. 酸化作用：碳酸根/碳酸氢根在含水环境中会分解产生二氧化碳，从而使pH值降低，造成钻井液的酸化。

这会导致钻井液的腐蚀性增强，可能会对设备和井壁造成损伤。

2. 段落性：碳酸根/碳酸氢根与钙离子结合形成碳酸钙沉淀，这会造成钻井液的段落性。

段落性会影响液相的流动性和稠度，从而导致钻井液在使用过程中流动性变差，造成钻井效果的降低。

3. 皂化作用：碳酸根/碳酸氢根与钻井液中的皂基反应产生皂化物，这会使得钻井液的粘度增加，从而影响钻井液的性能。

4. 降低盐度：碳酸根/碳酸氢根会降低钻井液的盐度。

钻井液的盐度与密度密切相关，降低盐度会导致钻井液的密度变低，导致加剧钻头经验的卡钻和井壁塌陷等问题。

为了解决以上问题，可以采取以下措施：1. 选择合适的钻井液：应根据具体的钻井环境和需要，选择不同类型的钻井液。

选择防止酸化、段落和皂化的钻井液配方，以及适当的添加剂可以使钻井液更加适合特定的环境和需要。

2. 定期检测钻井液：应定期对钻井液进行检测，及时发现污染物，并采取措施进行处理。

碳酸根/碳酸氢根污染应采取相应的中和措施，以确保钻井液的稳定性和性能。

3. 采取措施防止酸化和段落：可以采用添加碱性物质和悬浮剂的方法来防止钻井液的酸化和段落。

例如，可添加氢氧化钠、碳酸钠和亲水性胶体等。

4. 环保用液处理：当钻井液污染处理不当时，对环境带来的污染也不容忽视。

因此，应与氧化剂和还原剂分离污染物并对其适当处理，以确保环境保护。

总结碳酸根/碳酸氢根是钻井液中的常见污染物。

通过选择合适的钻井液，定期检测钻井液，采取措施防止酸化和段落以及环保用液处理，可以有效解决碳酸根/碳酸氢根污染问题，从而保证钻井液的性能和使用效果。

1　钻井过程中碳酸根和碳酸氢根的应用在石油钻井过程中，用来满足钻井工作需要的循环流体的总称称之为钻井液。

下完表层套管和技术套管进行下次开钻时，都会钻过一段水泥塞，水泥中的Ca2+离子会污染钻井液，引起粘度和流动性发生变化，这时需要用碳酸钠或者碳酸氢钠进行处理，除掉过多的Ca2+离子，恢复钻井液性能。

2　钻井过程中碳酸根和碳酸氢根相关污染分析2.1　钻井液中碳酸根和碳酸氢根的来源有时碳酸根和碳酸氢根是作为污染源存在的。

当钻遇含有CO2气体的地层时，CO2气体会侵入到钻井液中溶解，产生碳酸根和碳酸氢根，造成钻井液污染；当钻遇含有较多碳酸根和碳酸氢根的地下水层时，部分地下水会侵入钻井液中形成污染。

2.2　钻井液受到碳酸根和碳酸氢根污染后的性能变化钻井液受碳酸根和碳酸氢根污染后，钻井液性能发生了显著变化，pH值下降，钻井液流动性变差，在流动时含有小气泡镶嵌在里面，其他性能也发生变化（如失水增大），静止后呈块状。

处理调整钻井液时，使用多种稀释剂和降失水剂进行反复处理，其效果不明显，粘切居高不下，容易引起井下复杂情况。

通过滤液滴定分析发现有碳酸根和碳酸氢根存在，从而确定碳酸根和碳酸氢根是造成钻井液污染的根源。

3　碳酸根和碳酸氢根含量测定原理碳酸根和碳酸氢根含量测定通常用到酚酞和甲基橙两种指示剂，用0.02N的硫酸滴定1毫升钻井液滤液，滤液一般为碱性，酚酞的变色点为pH=8.3，当滴定到此pH值时酚酞由红色变成无色。

发生以下化学反应：OH-+H+=H2O，CO32-+ H+= HCO3-，此时溶液中碳酸氢根不参加反应。

当继续用该硫酸滴定至pH=4.3时，甲基橙有黄色变成橙红色，发生的反应为：HCO3-+ H+=CO2+H2O，通过计算可得滤液中碳酸根和碳酸氢根含量。

4　钻井液受到碳酸根和碳酸氢根污染后的处理当钻井液受到碳酸根和碳酸氢根污染时，要依据不同的情况，确定碳酸根和碳酸氢根的污染程度，处理钻井液中碳酸根和碳酸氢根的污染。