钻井液化学word版本.ppt

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1、钻井液化学一、钻井液的循环第一节钻井液的功能与组成2二、钻井液的功能第一节钻井液的功能与组成2.携带岩屑和密度调整材料1.冲洗井底3.冷却与润滑钻头钻具5.获取地层信息4.平衡地层压力6.悬浮岩屑和固体密度调整材料7.稳定井壁8.传递功率3第一节钻井液的功能与组成三、钻井液的组成分散介质分散相钻井液处理剂降滤失剂增粘剂降粘剂絮凝剂……粘土、密度调整材料（悬浮体）油或水（乳状液）气体（泡沫）钻井液处理剂组成水、油、气体分散介质分散相钻井液处理剂4第二节钻井液密度及其调整第二章钻井液化学5第二节钻井液密度及其调整一、钻井液密度定义二、为什么要调整钻井液密度定义：

2、单位体积钻井液的质量（用ρ表示）（1）防止喷、塌、漏钻井事故的发生单位：g/cm3或t/m3（2）钻井液密度与油气层损害有关（3）钻井液密度影响钻井速度6三、怎样调整钻井液密度第二节钻井液密度及其调整1、调整钻井液密度原则平衡地层压力和地层构造应力2、调整钻井液密度方法（1）降低钻井液密度降低钻井液固相含量加水稀释混油充气√低密度惰性固体7（2）提高钻井液密度方法：加入高密度材料加重材料高密度不溶性矿物或矿石粉末高密度的可溶性盐类第二节钻井液密度及其调整8表1高密度不溶性矿物或矿石名称分子式密度g/cm3酸溶性重晶石BaSO44.2-4.6/石灰石CaCO3

3、2.7-2.9酸溶铁矿粉Fe2O34.9-5.3酸溶钛铁矿粉TiO2.Fe2O34.5-5.1酸溶方铅矿PbS7.4-7.7酸溶第二节钻井液密度及其调整9水溶性盐饱和盐水密度g/cm3KCl1.16(20℃)NaCl1.20(20℃)CaCl21.40(60℃)CaBr21.80(10℃)ZnBr22.30(40℃)表2可溶性盐类加重材料第二节钻井液密度及其调整还有有机盐、有机复合盐10可溶性盐类做高密度材料所带来的问题腐蚀问题盐结晶问题加缓释剂加盐结晶抑制剂√第二节钻井液密度及其调整11第二节钻井液密度及其调整12盐水在高密度时温度降至一定程度析出盐，该温

4、度称析盐温度。盐水在低密度时温度降至一定程度析出冰，该温度称盐水冰点。随着盐水密度增加，盐水析盐温度陡然上升。第二节钻井液密度及其调整盐水冰点：析盐温度：13通过离子交换转变为相应的盐，选择性地吸附在刚析出的盐晶表面，使盐晶发生畸变，不利于盐在其表面继续生长变大。为防止盐从钻井液中析出所加的物质第二节钻井液密度及其调整盐结晶抑制剂：抑制机理：14第二节钻井液密度及其调整15第三节钻井液酸碱性及其控制第二章钻井液化学16第三节钻井液酸碱性及其控制一、为什么要控制钻井液酸碱性一般控制在8-11范围，较弱的碱性环境。原因粘土具有适当的分散度可以使有机处理剂充分发挥

5、其效能对钻具腐蚀性低可抑制体系中钙、镁盐的溶解17pH值对膨润土基浆表观粘度的影响第三节钻井液酸碱性及其控制181、碱性主要来源:钻井液中的OH-、CO32-、HCO3-2、酸碱性表示方法pH碱度用[0.01M]的标准硫酸中和1mL样品至指示剂变色时所需标准硫酸的体积（mL）定义为碱度。意义：通过碱度可以判断钻井液的碱性来源，从而在调整钻井液酸碱性的同时还能针对性的有效清除体系中的有害离子第三节钻井液酸碱性及其控制193、碱度分类甲基橙碱度钻井液的甲基橙碱度（Mm）滤液的甲基橙碱度（Mf）酚酞碱度钻井液的酚酞碱度（Pm）滤液的酚酞碱度（Pf）按指示剂不同分第

6、三节钻井液酸碱性及其控制20OH-+H+→H2OCO32-+H+→HCO3-酚酞为指示剂，体系滴定变色时（pH=8.3）发生的化学反应：甲基橙为指示剂，体系滴定变色时（pH=4.3）除了发生上面的化学反应，还发生如下反应：HCO3-+H+→CO2↑+H2O第三节钻井液酸碱性及其控制21Pf与Mf值与三种离子质量浓度之间的关系条件[OH-]/mg·l-1[CO32-]/mg·l-1[HCO3-]/mg·l-1Pf=0001220Mf2Pf＜Mf01220Pf1220（Mf-2Pf）2Pf=Mf01220Pf02Pf＞Mf340（2Pf-Mf）1220（Mf-P

7、f）0Pf=Mf340Mf00第三节钻井液酸碱性及其控制22钻井液要求：Pf=1.3~1.5mL（控制CO32-和HCO3-）Mf/Pf＜3（控制CO32-含量）钻井液中CO32-和HCO3-均为有害离子，影响钻井液的流变和降滤失性能，应尽量除去。第三节钻井液酸碱性及其控制232、氢氧化钾（KOH）1、烧碱（NaOH）KOH→K++OH-有利于井壁稳定第三节钻井液酸碱性及其控制NaOH→Na++OH-243、纯碱（Na2CO3）Na2CO3→2Na++CO32-除钙除镁第三节钻井液酸碱性及其控制CO32-+H2O→HCO3-+OH-Ca2++CO32-→Ca

8、CO3↓HCO3-+H2O→H2CO3+OH-Mg2