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1、海泡石是深井钻井泥浆的最佳材料张大钧(中国新星石油公司中南石油局长沙410007)海泡石—sepiolite是一种含水的硅酸镁粘土矿物,属链状构造的铝硅酸盐,其化学通式为4MgO·6SiO2H2O;比表面积很大,达229m2/g,质轻,吸附性能强,因而具有吸附、脱色、热稳定、抗腐蚀、抗辐射及隔热、绝缘等性能,具有优良的物化特性,用途十分广泛。海泡石是地热钻井,超深井和海上钻井最理想的泥浆材料,用它配制的泥浆在高温下不发生絮凝,加热到350℃时矿物的结晶仍没有变化,在盐水中不受此电荷离子的影响,而且可部分被酸溶解,也是配制完井液及修井液的好材料,利于油井酸化增产。在
2、石油和油脂工业上用作脱色剂和净化剂,海泡石能除去矿物油,植物油和动物油中有色成份,有毒成份和臭气,使产品变得明澈、纯净。在医药及酿酒业中,海泡石作为发亮剂用来净化葡萄糖,除去酒中的蛋白残渣。在环保业中,可用海泡石作去污剂清除各类矿物油的污染,还可以用作放射裂变物和有毒气体的吸附剂。此外,海泡石还可以用作建筑材料、电绝缘体、温和磨料、铸造用粘结剂及农药、化肥、牲畜生长刺激剂的载体。在纺织、化工、树脂、陶瓷、国防及空间科学等方面也有应用。近十多年来,随着人们对海泡石特殊性能的认识逐渐加深,用途随之迅速扩大,迄今已渗入到二十多种行业的一百三十多个门类中,特别是目前在配制
3、特殊泥浆、油脂工业及某些现代领域中,成为一种不可缺少的原料。大量实践证实,采用膨润土泥浆在204℃高温时就已形成很强的胶状体,使之几乎无法钻进,而采用海泡石配制的泥浆在300℃高温条件下仍很稳定,海泡石晶体无任何变化,以及抗盐类污染特性,因此,该矿物已成为世界上不可缺少的深井泥浆原料。据资料报道,世界上目前采用海泡石制作特殊泥浆消耗量达八万吨,其中美国的消耗量就占六万吨以上。其产品要求:按API标准,造浆率≥12.5m3/t,在饱和溶液中(NaCl35%)造浆率>6m3/t,含水率<15%,粒度60～100目,胶体率>95%。我们按照选矿提纯对不同产地原矿进行提纯
4、并作了有关性能测定,造浆试验见表2,高温试验结果见表3,高温流变试验结果见表4。表1品位指标品级海泡石含量造浆率(m3/t)脱色力一级品二级品三级品四级品>75%45～75%25～45%20～25%>17.512.5～17.56～12.56>300200～300170～200120～150试验结果分析:造浆率随品位提高而提高,在粉碎过程中,海泡石粒度不宜过细,以60～100目之间为好,粉碎过细对产品粘度会带来不利影响,造浆率反而会下降,如表2中1#、3#样品对照,人工破碎(8目)表观粘度15.5PC,>160目的表观粘度仅4.5PC,另外,试验中还发现海泡石配浆不
5、需要加入Na2CO3,否则造浆率也会下降,我们分析认为这与海泡石化学成份有关,因为海泡石含有钙镁离子,加入Na2CO3后则会发生如下化学反应:Mg+++Na2CO3—2Na+MgCO3↓Ca+++Na2CO3—2Na+CaCO3↓由于海泡石中的MgO含量较高,可达10～16%见表4,因此,加入Na2CO3后粘度下降,针对这一特性,低品位海泡石也可用适当的无机盐进行处理,使之增加MgO含量,从而提高造浆率的目的。大量资料表明:海泡石在地热钻井、石油钻井和含盐地层钻进中具有特殊的经济效益,已成为最佳特殊泥浆材料应用量大,据国外统计:该用途约占海泡石用量的一半左右,是用
6、量的第一位。深井、海上钻井全国按100台钻机计算,每台钻机需500t土粉,年需土粉量约5万t,用普通钙土般土配浆不只需要用Na2CO3进行处理,而且还需要加入大量抗盐抗温污染的稳定剂,按每吨土造浆15方计,每方泥浆可节省稳定剂20元,因此每吨海泡石配浆较普通土般土节省费用580元,每台钻机可节约泥浆费用29万元。另外,海泡石配浆对环境保护有益,可减少对环境污染,海泡石配浆流变性好,有利于快速钻进,缩短建井周期,减少事故,提高效益。同时海泡石又可以部分被酸溶解,对于发现和保Vol.10№6Nov.1998West2ChinaExplorationEngineerin
7、g40护油气层具有不可估量的使用价值。1995年南海油田的五号平台打了一口气井,井深4392m,钻进最高井温234℃,钻井液体系受到破坏,被迫提前完井,后在同地区使用海泡石粉配浆顺利占达设计井深。采用普通膨润土配浆,在温度到204℃时,泥浆即形成胶体,几乎无法钻进,而采用海泡石粉配制的泥浆当温度300℃条件下,性能仍然稳定,我国新疆地区普遍含钙含盐,井深温度高,海泡石最适合该地区使用,又由于海泡石可部分溶解于酸,在15%的HCl中有40%的酸可溶性,对于发现和保护油气层有着重要作用。表2海泡石造浆试验(湖南浏阳产)泥浆性能范氏粘度计读数试验破碎编号程度处理方法Γ(
8、)N{PV
