离子色谱技术在钻井现场的应用研究

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1、离子色谱技术在钻井现场的应用硏究王志战杜焕福（胜利油田地质录井公司）摘要将离子色谱技术（）0应用于钻井现场的钻井液滤液分析，从而获取所钻井钻遇地层的可溶性矿物的性质、地层水的类型等资料信息。离子色谱技术在这一领域的应用尚屈探索阶段，但通过现场两口井的试用已见到较好的应用效果。文章简介了该技术的应用前景及价值，如确定油水界面的位置及指导钻井液的调配、确保井下安全等这方面的论述，对分析化验仪器向井场转移实现多手段综合分析具有一定的促进作用关键词离子色谱钻井液可溶性矿物地层水油水界面离子色谱技术（）0是一项高效液相色谱技术，其应用领域十分广泛，但应用于钻井现场在国内尚属空白。从技术创新的角度

2、考虑，胜利油田地质录井公司将江苏电分析仪器厂生产的w°C-II型离子色谱仪及上海计算技术硏究所数据处理及自动控制事业部研制的CDMC-21色谱数据工作站应用于新疆和田地区HCI井及SHHI井的钻井现场通过对钻井液滤液中阴、阳离子浓度的分析，在反映可溶性矿物的性质、判断地层水的类型、确走油水界面的位置及指导钻井液的合理调配、确保井下安全等方面取得了一走的认识，为离子色谱技术在钻井现场的进一步应用奠定了基础。-、分析准备钻井液中的有机物及重金属含量比较高，对色谱柱的污染较严重，为了降低色谱柱内树脂的中毒程度，需利用吸附树脂和阳离子交换树脂对钻井液滤液按阴离子分析样品和阳离子分析样品分别进行

3、预处理，预处理装置如图1所示。由于钻井液滤液中各种离子的浓度极高，远远超过了色谱柱的线性分析范围（102）,因而需要进行稀释,稀释倍数以不岀现平顶峰为原则，通常为50一W0倍分析过程中使用的化学试剂均为分析醇。由于钻井现场条件的限制，用蒸懈水代替去离子水进彳亍配液在淋洗液浓度及平流泵流速等参数的选择上,严格执行中图］样品预处理装置华人民共和国石油天然气行业标准〃油田水分析W、应用硏究将离子色谱技术应用于钻井现场的初衷是及时发现水侵，并判断地层水的类型。地层水的无机组成主要有Na、AK.Mg-、ca2和Cl-、D42、HC03、c2,它们的含量及其组合关系是地层水分类的基础。因而，在钻井

4、现场主要分析这8种离子的浓度。但通过分析研究，发现其应用价值远不止如此1•反映可溶性矿物的性质钻井过程中钻遇膏盐、碳酸盐岩等可溶性矿物时,钻井液中相对于其化学组成的离子浓度及总矿化度便会大幅度升高。如图2所示，在HCI井钻遇膏盐地层时，ca2、Na*、m42、CI一的含量及总矿化度升高明显；钻遇碳酸盐岩地层时，ca2+、H)3-c2一的含量及总矿化度升高明显因而，分析钻井液滤液中离子浓度的变化有助于判断可溶性矿物的化学组成，井深(m)特殊岩性剖面相对密度3650390415440碳酸盐4654900515岩段干枚岩段5400总矿化度(1俨)30000060000d00.61.21.80

5、40命盐段粘度⑸80120160图2HCI井钻井液滤液分析综合图2•判断地层水类型钻遇含水地层时，地层水便会侵人钻井液中，导致其中相应的离子含量变化明显。如SHHI井钻遇5套盐水层时CI■的浓度发生大幅度变化(表1)0表1SIMI井盐水层分析一览表盐水层深度(m)CI-(mg/l)盐水层深度(m)o(n,们第一套4500—45809325上升至26099第四套4900、497520m9E升至36049第二套610—4670}6673上升至25460第五套5田0—54m24049上升至34687第=套4770—477514885上升至30538各种离子浓度的组合关系按格林分类法（表2）可

6、将地层水分为氯化钙型、重碳酸钠型、硫酸钠型和氯化镁型4种类型"•124-表2地层水分类表水的类型成因系数Na+/CI-(Na*-Cl)/SO?•(Cl--Na*)/Mg2大陆水硫酸钠型<0重碳酸钠型i<0海水氯化镁型0<1深层水氯化钙型<1当然，钻井液中离子浓度的变化是一个动态过程,除了受地层及其中所含流体的影响外,还受钻井液添加剂（如：烧碱、纯碱、超细碳酸钙等）及工业用水的影响。排除干扰因素，真正起到监测作用的可行办法是:一是加密测量，缩短测量间距；二是根据循环周的时间，对人口及岀口钻井液同时进行分析。3，确定油水、气水界面的位置在进行监测时，如果发现在油层或气层的底界深度岀现水侵现

7、象，该深度点便为油水或气水界面的位置研究表明，Cl-Na+十K、C032一及总矿化度受钻井液添加剂的影响较小，特别是o—受影响最小，可作为判别油水界面、气水界面的标志性离子）4•指导钻井液的调配钻井液滤液的化学组分是确定水基钻井液性能和设计钻井液处理程序的一个很值得考虑的关键性因素。从图2可以看出，钻井液的矿化度与钻井液粘度之间具有较为一致的变化趋势，其指导作用有两点：一是说明将钻井液处理到技术性能的要求尚需进行调整；二是显示这些变化的起因，为