钻井液水泥钙侵问题分析与处理技术研究.pdf

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1、32探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第3期钻井液水泥钙侵问题分析与处理技术研究张正，张统得(1．安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽六安237010；2．成都理工大学环境与土木工程学院，四川I成都610059)摘要：在钻探施工的下套管固井、水泥封孔等作业中，不可避免地会发生水泥对钻井液的污染，使钻井液性能发生改变，不能满足正常钻进工作需要。针对这一问题，从水泥水化机理出发，结合粘土颗粒扩散双电层理论分析r水泥对钻井液污染的原因，并针对其钙侵特点提出一套行之有效的解决方案，对以后的水泥固井、水泥封孑L施工的钻井液处理

2、和维护有借鉴意义。关键词：钻井液；水泥钙侵；处理方法中图分类号：P634．6文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)03—0032—03AnalysisonDrillingFluidModifiedbyCalciumofCementandStudyOiltheTreatment／ZHANGZheng，ZHANG一de(1．313GeologicalTeam，BureauofGeologyandMineralExplorationofAnhuiprovince，Lu’anAnhui237010，China；2．Co

3、llegeofEnvironmentandEngineering，ChengduUniversityofTechnoloty，ChengduSichuan610059，China)Abstract：Intheoperationofcasingcementingandholecementsealingofdrillingconstruction．thecementpollutiontodrillingfluidisinevitable，whichwillchangethepropertyofthedrillingfluidtoa

4、ffectthedrillingrequirement．Accordingtothisproblem，bythehydrationmechanismofcementandbasedonthetheoryofelectricdoublelayerproducedbyclaypar-ticledispersion，thepaperanalyzedthecausesofcementpollutiontodrillingfluidandputforwardasetofeffectivesolution．Keywords：drillin

5、gfluid；cementmodifiedbycalcium：treatmentmethod0引言能在水中电离成Ca和OH一，所以水泥对钻井液的在钻井过程中，常有来自孔内、孔壁的各种污染污染主要是这两种离子共同作用的结果。如下式所物进入钻井液中，使其性能发生破坏性变化，这种现示：象常称为钻井液受侵。按照污染物的不同钻井液受Ca(OH)2一Ca+20H侵可分为钙侵、盐侵、粘土侵、油气侵等，而钙侵是钻井液受侵中最常见的一种现象。随着我国地质勘探2水泥钙侵对钻井液的影响及危害中深孔、复杂孔钻探工作量的不断增大，往往需要在虽然Ca(O

6、H)溶解度不高，但几百个ppm的处理事故时水泥封孔，在固井或封孔后透水泥，由于钙离子含量就足以让钻井液失去胶体特性。Ca“对水泥凝固体中含有大量Ca“，不可避免地要遇到钻钻井液的污染主要是由于水泥提供的二价钙离子易井液钙侵的问题，造成孔壁不稳定或引起孔内事故。与钠蒙脱石中的Na发生离子交换，使钠质粘土变成钙质粘土，粘土电势减小，水化分散程度显著降1水泥钙侵原因分析低，水化膜变薄，从而使得阻止粘土颗粒聚结的电性水泥的主要矿物成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝斥力减小，聚结一分散平衡向着有利于聚结方向变酸三钙和铁铝酸四钙。他们遇水后发生

7、水化反应，化，导致钻井液粘土颗粒变粗，网状结构加强和加生成大量水化硅酸钙胶凝(可用CaO—siO：一HO大，致使钻井液的滤失量、粘度、切力增大，泥饼变表示，简写式为C—S—H)和氢氧化钙(简写式为厚。而水泥引起的污染，还同时伴有OH一污染，致CH)。其水化反应式可写为：使钻井液pH值升高。C3(C2S)—C—S—H+nCH钻井液的粘度、切力过大，会造成泥浆泵开泵困(水化硅酸钙凝胶)(氢氧化钙)难、粘糊井眼、钻屑难以除去以及钻井过程中循环压因此，在用水泥固井或封孔后，水泥在孑L内水化耗过大的现象；泥饼变厚，滤失量增大则会引起泥页

8、凝固后会产生大量的Ca(OH)，由于部分Ca(OH)岩水化膨胀，甚至严重时会导致井塌和卡钻等各种收稿日期：2012—09—19；修回曰期：2013—02—26作者简介：张正(1985一)，男(汉族)，江苏泗洪人，安徽省地质矿产勘查局313地质队助理工程师，勘查技术与工程专从事