【7A文】钻井液和完井液化学—第六章 水基钻井液.ppt

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1、钻井液与完井液化学第六章水基钻井液分散钻井液发展及组成分散型钻井液又称为细分散钻井液或淡水钻井液，其组成为：淡水、配浆膨润土和各种对粘土、钻屑起分散作用的处理剂。它使用最早一类水基钻井液。随着钻井液工艺技术的不断发展，虽然分散钻井液的使用范围已不如过去广泛，但由于它配制方法简便、处理剂用量较少，成本较低，适于配制密度较大的钻井液，某些体系还有抗温性较强等优点，因此仍在许多地区的一些井段上使用，特别是在钻开表层时，至今仍然普遍使用。分散钻井液配制1．膨润土及原浆的配制膨润土是分散钻井液中不可缺少的配浆材料．

2、膨润土主要作用：提高塑性粘度、静切力和动切力，以增强钻井液对钻屑的悬浮和携带能力；同时降低滤失量，形成致密泥饼，增强造壁性。原浆或基浆：膨润土逐渐分散在淡水中致使泥浆的粘度、切力不断增加的过程称为造浆，在添加主要处理剂之前的预水化膨润土浆常称做原浆或基浆。造浆率：常将每吨粘土能配出表观粘度为15mPa·s的钻井液体积称做粘土的造浆率，通常是衡量配浆土的质量参数。分散钻井液配制由于蒙脱石含量和阳离子交换容量各不相同，来自不同产地的膨润土，其造桨效果往往有很大差别。几种典型粘土造浆的曲线如图6—1所示。由图可

3、见，所有各类粘土的造浆曲线都有一个共同点，即表现粘度较低时，其值随粘土含量的增加增长缓慢；当达到15mPa.s左右时，其值才随粘土含量的增加而明显上升。一般尽可能选用优质膨润土配浆，对减少体系中的固相含量，提高钻速有着十分重要的意义。继续分散钻井液配制返回分散钻井液配制配制原浆时，还需加入适量纯碱，其目的是除去粘土中的部分钙离子，将钙质土转变为钠质土，从而使粘土颗粒的水化作用进一步增强，分散度进一步提高,进而提高粘土的造浆率。纯碱的加入量依粘土中钙离子的含量而异，可通过小型试验确定。分散钻井液的组成2．钻

4、井液的典型组成分散钻井液的组成钻井液的典型组成分散钻井液的组成钻井液的典型组成分散钻井液的特点分散钻井液的主要特点是粘土高度分散，进而使钻井液具有所需的流变和降滤失性能。优点1、配制方法简便、成本较低；2、形成的泥饼致密，而且韧性好，具有较好的护壁性，API滤失量和HTHP滤失量均相应较低；3、可容纳较多固相，较适于配制高密度钻井液。4、抗温能力较强，比如三磺钻井液是我国常用于钻深井的分散钻井液体系，抗温可达160一200℃。分散钻井液的特点与其他类型钻井液相比，分散钻井液在使用、维护过程中往往又存在着一

5、些难以克服的缺点和局限性，主要表现在：(1)性能不稳定，容易受钻屑中粘土和可溶性盐类的污染。抗钙、岩盐能力差；(2)滤液矿化度低，抑制性能差，不利于防塌；(3)由于体系中固相含量高，因此使用时对机械钻进有明显的影响，尤其不宜在强造浆地层中使用;(4)滤液侵人储层易引起储层中粘土水化膨胀，不能有效地保护油气层。分散钻井液的受侵及其处理钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液中，使其性能发生不符合施工要求的变化，这种现象常称为钻井液受侵。当污染严重时，只有及时地对配方进行有效的调整，或者采用化学方法清除

6、它们，才能保证钻进的正常进行。其中常见的是钙侵、盐侵和盐水侵，此外还有Mg2+、CO2、H2S和O2等造成的污染。分散钻井液的受侵及其处理1．钙侵Ca2+可通过以下途径进入钻井液：(1)钻遇石膏层；(2)钻遇盐水层，因地层盐水中一般含有Ca2+；(3)钻水泥塞；(4)使用的配浆水是硬水；(5)石灰用做钻井液添加剂等。试验研究表明，几万分之一的Ca2+就足以使钻井液失去悬浮稳定性。其原因主要是由于Ca2+易与钠蒙脱石中的Na+发生离子交换，使其转化为钙蒙脱石，而Ca2+的水化能力比Na+要弱得多，因此Ca2

7、+的引入会使蒙脱石絮凝程度增加，致使钻井液的粘度、切力和滤失量增大。分散钻井液的受侵及其处理当钻井液遇钙侵时，有两种有效的处理方法：1、在钻达含石膏地层前转化为钙处理钻井液；2、化学剂将Ca2+清除。通常是根据滤液中Ca2+浓度，加入适量纯碱除去钻井液中的Ca2+，这种处理方法的好处是将钙蒙脱石转变为钠蒙脱石。但注意纯碱不要加量过多．以免引起CO3-污染。钙侵分散钻井液的受侵及其处理如果是水泥引起的污染，由于Ca2+和OH－同时进入钻井液，致使钻井液的pH值偏高。这种情况下，最好用碳酸氢钠(NaHCO3：

8、)或SAPP(即酸式焦磷酸钠)清除Ca2+。反应方程式如下：在以上两个反应中，均既清除了Ca2+，又适当地降低了pH值。钙侵分散钻井液的受侵及其处理2．盐侵和盐水侵当钻遇岩盐层时，由于井壁附近岩盐的溶解使钻井液中NaCl浓度迅速增大，从而发生盐侵；钻达盐水层时，若钻井液的静液压力不足以压住高压盐水流，盐水便会进入钻井液发生盐水侵。由于分散钻井液的矿化度一般很低，不可能有足够的抗盐能力，因此在其受到盐侵或盐水侵之后，钻井液的流变