一、Ca/Mg的污染和处理
1、污染/Mg的污染后粘度和失水增加,Ca/Mg中。
2、Ca/Mg的污染钻井液性能变化
总的来说,Ca/Mg的污染会造成水基钻井液流变参数升高〔特别是静切力中初切增高〕导致流态变差甚至流动困难;滤失量升高;泥饼质量变差变厚;污染后的钻井液性能变化幅度与污染物Ca/Mg的浓度、钻井液固相含量及化学成分、钻井液原来的性能、钻井液护胶好不好、钻井液材料的抗钙污染能力、氯离子含量等有关。
一般来说,钻井液固相越低、钻井液护胶越好、钻井液中氯离子含量越高,泥浆抗Ca/Mg污染能力越强 3、处理方法:
〔1〕、对配浆水和地层溶解出来的少量Ca一般用纯碱处理:
Ca Na2CO3 → CaCO3↓ 2Na
mg/L Ca 含量的泥浆每方需要0.00266kg的纯碱 Mg一般用烧碱处理:
Mg 2NaOH → MgOH2↓ 2Na
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〔2〕、硬石膏/石膏的污染CaSO4/
石膏地层从只有几米到几百米厚不等,钻这种地层会引起泥浆絮凝和失水失控等问题,这是因为Ca浓度增大所引起的。如果石膏层不太厚,就用纯碱处理:
CaSO4 Na2CO3 → CaCO3↓ Na2SO4
可能需要添加抗高温淀粉或聚阴离子纤维素来控制失水,用铁络盐〔FCLS〕、XY-27、GMg/L的Ca含量,这有助于泥浆性能的稳定。
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二、水泥/石灰的污染和处理
1、污染便造成水泥污染,污染的严重性与污染时泥浆状态和水泥状态有关,泥浆状态包括固相含量、抗絮凝剂的浓度等,水泥状态指水泥的胶结程度,胶结差的水泥未凝固好的水泥浆比胶结好的水泥造成更严重的污染,水泥由几种复杂的含钙络合物组成,这些络合物与水反响都会生成CaOH2。100kg水泥会产生出79kg的石灰。 2、污染钻井液性能变化
水泥/石灰侵会造成泥浆粘度、流变性大幅度变化和失水的
上升,泥饼质量变差变厚或形不成泥饼;处理CaOH2的污
染涉及到降低120℃g/l:
CaOH2 NaHCO3 → CaCO3↓ NaOH
H2O
这反响只中和了一半的OH ,另一半转变为NaOH,这会导致175℃2.3kg。在深井和地层含碳酸盐和CO的情况下,不推荐用小苏打和纯碱来处理水泥污染,因为纯碱和小苏打引入的CO3和HCO3容易造成泥浆在高温作用下发酵产生CO
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起气泡和CO3和HCO3污染,CO3和HCO3污染比钙污染更难处理。
4、经验与建议:
①在井深小于5000米,井温低于120℃以内的或地层不含碳酸盐和CO情况下,可用纯碱、小苏打与有机酸褐煤、单宁酸、腐植酸 或铁络盐一起参加来处理水泥/石灰污染;
②在井深大于5000米,井温高于120℃且地层含碳酸盐和CO的情况下,用硅酸钾〔K2SiO4〕与有机酸褐煤、单宁酸、腐植酸 或铁络盐一起参加来处理水泥/石灰污染。
③在深井,井温高于140℃时严禁单独使用纯碱来处理水泥/石灰污染,因为这样石灰中所含的氢氧根会全部转化
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为氢氧化钠,他会使泥浆g/L的盐水泥浆抗盐侵能力较好,盐侵对它的影响随着氯根含量增加而减小。 3、处理方法:
〔1〕、由于盐无法用化学方法来使其沉淀,盐浓度的降低只能靠加清水稀释的方法解决,而稀释会造成泥浆密度较大变化,这对井壁稳定和平衡地层压力是不利的,而且稀释法会产生大量的泥浆排放,对环保要求也不利;所以当有大量的盐侵时,有效的方法是加大降絮凝剂〔分散剂〕和降失水剂在泥浆中的量,可加铁络盐和烧碱、纯碱、无铬木质素磺酸盐来降絮凝,可加对盐不敏感的淀粉、磺化酚醛树脂〔SM300℃140℃g/l之间,有些泥浆在这浓度超过一倍时不受影响而有些在12021g/l浓度时却大受影响,泥浆所能接受的碳酸根浓度取决于该泥浆的固相含量、盐含量、温度和各种化学材料的浓度。但一般认定泥浆发生CO3、HCO3污染的浓度是大于 2400mg/L。
〔2〕、如果已证实流变性和失水的问题是由碳酸根污染所引起的,处理的方法就是参加Ca使其生成CaCO3沉淀,Ca以石灰或石膏的形式参加,如果用的是石膏,石灰或烧碱必须
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同时参加以使HCO3转变成CO3,否那么HCO3与Ca是不起反响的。
2Ca
2CaCO3↓ H2O
〔3〕、如果使用石灰,g/l浓度的碳酸盐在泥浆中。 〔6〕、所发生的化学反响和处理浓度如下: L CO3需0.001228 kg/m石灰 L CO3需0.002855 kg/m石膏 L HCO3需0.000600 kg/m石灰 L HCO3需0.000657 kg/m烧碱
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3
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32+
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OH HCO3
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CO3 →
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5、经验与建议
确认是碳酸根污染问题时,滤液中钙的存在并不说明无碳酸根污染,测总硬度时检出的钙可能不与碳酸根反响,通常螯合作用会减低反响速率,化合价的变化也使所测到的钙难于和碳酸盐反响,至少应有100-300mg/L的钙离子浓度才能确保有足够量的游离钙与碳酸根反响。
按常规泥浆的碱度与泥浆中的CO3、HCO3和OH是密切相关的,但其他的碱性物质也会增加泥浆的碱度,这些干扰
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因素的存在以及检测时的局限性使到分析CO3、HCO3的碱度滴定只是个近似值,所以假设用GARRETT GAS TRAIN检测碳酸盐会更精确,不管采用那种方法,推荐在处理泥浆中的CO3、HCO3时应做一个彻底的小型试验。 五、硫化氢污染
H2S对人体有剧毒,对金属设备有很强的腐蚀性〔氢脆反响酸性腐蚀〕;空气中微量的H2S几分钟内便使人致命,当预测到井下有H2S时,要对泥浆进行防H2S的预处理〔向泥浆中参加的除硫剂,并调节泥浆g/L H2S需0.00572 kg/m的碱式碳酸锌。
〔3〕、为了取得更好的效果,以上两种方法应同时采用;如果已经预测到一个含硫化氢的地层,以上两种措施作为预防措施应提前进行
〔4〕、不能单纯依靠控制pH值来控制H2S污染。
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