率降低,生产能力下降。滤饼过厚的危害有:(1)滤饼厚而松散,摩擦系大,易造成泥饼粘附卡钻。(2)易泥钻包头或堵水眼,使起下钻波动压力大。(3)起下钻时摩阻力增加,甚至遇卡。(4)妨碍套管顺利下入,且影响固井质量。(5)电测遇阻遇卡,电测和井壁取资料不准确。
但失水并不是越小越好,要求过小的失水量反而是钻井液成本增加,钻速下降,要求泥饼簿,并不一定失水控制得很小,在钻井过程中,应根据地层岩石的特点,井深、井身结构、钻井液等类型来决定,如对石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩,对失水量不做要求,对易吸水膨胀、垮塌的页岩和易垮塌的其它地层,失水量应严格控制,另外、井浅时可放宽,祼眼时间长应从严,使用盐水钻井液应放宽,使用淡水钻井液应从严,总之、在井壁允许的情况下,适当放宽失水量的要求,以最大限度地提高钻井速度。
五、钻井液的固相含量
1、钻井液的固相含量及含砂量的概念:钻井液的含砂量是指钻井液中所有的固体物质,包括粘土钻屑,化学处理剂,重晶石粉等,这些固体物质占钻井液体积的百分数称为钻井液固体含量,通常用百分数表示,钻井液中的固体物质并不没有区别的,根据固体对钻井液性能的影响不同和对钻井液的作用不同,钻井液中的固相又可分为两种(1)有用固相,是指维持钻井液所必须的固体,如膨润土粉,化学处理剂,加重剂等。(2)有害固相,除有用固相以外的固体,如钻屑、劣质膨润土,砂粒等。在不分散低固相钻井液中,膨润土占钻井液体积的2-4
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﹪,就可以满足钻井液性能的要求,因此,一般钻井液中有害固相是很多的,为了有效地控制止钻井液的性能,改善井下情况,提高钻井速度,对有害固相全部清除,对有用固相加以控制。
2、钻井液固相含量对钻速的影响:实践证明,当清水钻井时,钻速是最高的,而水中一旦进入了膨润土颗粒钻速就下降了,钻井液中的固相含量增加是引起钻速下降的一个重要原因,钻井液固相含量高还会严重影响钻井液性能,并给钻井带来许多危害,钻头进尺减少,钻井设备磨损严重。钻井液密度粘度升高,滤饼加厚,容易发生井漏、卡钻等事故、损坏油气层。并使钻井液流动阻力增大,泵压升高,不利于喷射钻进,使钻井液性能波动处理频繁,耗费大量的钻井液处理剂,因此、要有效地提高钻进速度,安全钻井,必须严格控制固相含量,使用不分散低固相钻井液。
六、钻井液的PH值
1、钻井液PH的概念:钻井液的PH值即钻井液的酸碱值,表示钻井液酸碱性的强弱,它等于钻井液中的氢离子浓度的负对数值,又称PH,当PH值小于7时,钻井液为酸性,当PH值等于7时钻井液为中性,当PH值大于7时钻井液为碱性,现场通常用比色法测定钻井液的PH值
2、PH对钻井液的影响:PH值对钻井液性能有很大的影响,钻井液中的粘土颗粒在碱性介质中,因负电荷较多,阳离子交换容量大,故较稳定。其次,有许多有机处理剂,必须在碱性作用下才能发挥作用,如丹宁、腐植酸等,另
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外PH值低,有机处理剂易在高温下发酵变质,故一般钻井液的PH值保持在8个以上。但若PH值高氢氧根离子在粘土表面的吸附会促使膨润土水化膨胀,不利于防塌。经验表明,各种类型的钻井液都有它自已适宜的PH值范围。如高碱性钻井液PH为12-14,不分散低固相钻井液PH值为8-9,弱酸性钻井液和饱和盐水钻井液PH值为6—7,PH值控制在合适的范围内,钻井液粘切较低,失水量较小,性能比较稳定,另外、PH值是确定处理剂碱比的依据。
钻 井 液 处 理 剂
为了满足钻井工艺的要求,单靠使用清水和机械设备来调整和控制钻井液性能是远远不够的,必须在钻井液使用各种各样的化学处理剂。就生产中常用的钻井液无机处理剂,有机处理剂和表面活性剂有如下类型:
一、 无机处理剂
1、 氢氧化钠(NaOH),氢氧化钠俗名烧碱、苛性钠,常温下密度为2.0—22g/cm3,易容于水,溶解时放出大量的热,溶解度随温度升高而增大,水溶解呈强碱性PH值为14。使用时应注意安全,防止腐蚀皮肤和衣服,NaOH易潮,与空气的CO2作用生成NaOH,存放应注意防潮,NaOH是强碱,主要用来调解钻井液的PH值,与有些有机物配合使用,如与单宁成单宁碱液,与聚丙稀睛进行水解得到水解聚丙稀睛等,另外NaOH还沉除有害的Ca2+Mg2+.
2、 氯化钠(NaCI)俗名食盐,为白色晶体,密度为2。17g/cm3易溶于
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水,水溶液为中性,溶解度随温度的升高略有增大,纯品NaCI不潮解,含MaCI2 CaCI2等杂质的NaCI易吸潮NaCI主要用来配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液,以防止岩盐井段的溶解,保持井径规则,NaCI还可用来提高钻井液的矿化度,抑制页岩地层的水化膨胀,防止坍塌。
3、氢氧化钾(KOH)俗名苛性钾,是一种半透明晶体,常温下密度为
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2.04g/cm易溶于水,溶解时强烈放热,水溶液呈强碱性,PH值为14,有较强的腐蚀作用,KOH极易吸收空气中的水分和CO2生成K2CO3 KOH即能用来调节钻井液的PH值又能提供K+。K+,有良好的防塌作用,因此钾盐钻井液被广泛的应用,此外KOH可用来与某些有机处理剂进行水解作用,生成钾盐,如聚丙稀酸钾、聚丙稀睛钾等。
3、 碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱、苏打、无沫,Na2CO3为白色粉末,密度为2.5g/cm3。易溶于水,水溶液呈碱性,PH值为11.5。Na2CO3易吸收空气中的水分结成硬块,吸收空气中的CO2变成Na2CO3 Na2CO3在钻井液中通过离子交换和沉淀作用,使钙质膨润土变为钠质膨润土,目前配制钻井液多用钙质膨润土,因此在配制钻井液时需加入一定量Na2CO3,目的就是为了改善膨润土水化分散性能,提高膨润土造浆率,另外,Na2CO3可用来除掉石膏或水泥浸入到钻井液中的Ca2+,改善钻井液的性能。
4、 硫酸钙(CaSO4 2H2O)俗名石膏,分为生石膏(CaSO4 2H2O)和熟石膏(CaSO4 1/2H2O)作为钻井液处理剂常用熟石膏,熟石膏遇水可硬化为生石膏,
3。
熟石膏是白色粉末,密度为2。5g/cm能溶于水,40C以前,溶解度随温度升
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高而增大,40C以后溶解度随温度升高而降低,石膏主要用来配制石膏钻井液,抑制地层中石膏泥岩层中石膏的溶解,使井径规则,减少污染,在石膏钻井液中、还有低抗石膏浸,盐浸和防塌的特点,另外也是钙处理的原料。
5、 硅酸钠(Na2SiO3)俗名水玻璃、泡纯碱,为粘稠半透明液体,随所含
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杂质的不同可呈无色,棕色或青绿色等,密度为1.5—1.6g/cm,PH值为11.5—12。可溶于水和碱性溶液,能与盐水混溶。因此、可用饱和盐水调节Na2SiO3的粘度,Na2SiO3加入钻井液,可以部分水解生成胶态沉淀,可是部分膨润土颗粒(或粉砂等)聚沉,从而保持较低的固相含量和密度,此外Na2SiO3钻井液对泥页岩水化膨胀有一定的制作用,故有较好的防塌性能,若将Na2SiO3的PH降至9以下时,整个溶液会形成不流动的凝胶,利用这个特点,常用Na2SiO3和石灰配制堵漏剂。
6、 硫酸钡(BaSO4)硫酸钡俗名重晶石,纯品为白色粉末,含杂质的制品为绿色或灰绿色,密度为4.30—4.60g/cm3。Ba SO4不于水,能溶于稀盐酸,Ba SO4在钻井液中作用是增加钻井液密度,作为钻井液的加重剂,要求Ba SO4的
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密度不小于2.70g/cm粉末粒度要求99﹪通过200目筛.
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二、 有机处理剂
有机处理剂一般多是有机高分子化合物,从某来源和发展上看,可分为天然产品,改性产品,合成产品三大类,按其作用可分为稀释剂,降失水剂、絮凝剂三大类
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