碳酸根、碳酸氢根污染的钻井液处理及机理研究-.pdf

第 3 3卷 第 2期 O IL A N D G A S T R E A T I N G A N D P R o C E S S lN G 油号 加 工5 3 碳酸根、碳酸氢根污染的钻井液处理及机理研究 冯丽雷伏涛祝学飞严福寿黄念义 中国石油集 团川庆钻探工程有限公司塔里木工程公司 ，新疆库尔勒8 4 3 0 0 0 摘 要 大 丰 1井钻进到 3 0 0 0 m左右 时进 入到安集 海层位 ， 此 时泥 浆性能黏度和切力 明显增 大 ， 钻井液 受到碳酸根 、 碳 酸氢根污染 。通过 室 内实验 与钻 井液滤液分析 ， 利用 化学方法 ， 有针 对性 地对碳酸根 、 碳酸氢根 污染进行处理 。采用 加入适量 生石灰 的方 法 ． 同时补充 R S T F、 S P 一 8 0两种处 理 剂 ， 一方 面可使 钻井液性能稳定 ， 维护周期增长 ； 另一方面节约 了处理剂 ， 降低钻 井成本。通过加入 处 理剂 C S W一 1的钻 井液性能分析 ， 证 明 了钻 井液 受碳酸根 、 碳酸 氢根 污染 的机理 主要是 电位理 论 和胶凝结构理论 。 关键 词 钻井液 ； 污染 ； 碳酸根 ； 碳酸氢根 ； 生石灰 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 0 ． i s s n ． 1 0 0 6 5 5 3 9 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 1 1 0 前言 钻井 过程 中常发生钻 井液受 到碳酸根 污染 的情 况 ， 其主要原 因是遇 到空气 中的二氧化碳 ，或者钻遇含有二 氧化碳气体 的地下水层 时部分 地下水侵入到钻井液 中形 成碳酸根 和碳酸 氢根 钻遇盐膏层时伴随有可溶性 的碳 酸盐 ；部分钻井液处理剂经井 底高温分解产生二氧化碳 气体。大丰 1 井钻进 3 0 0 0m左 右时进入安集海层位 ， 遇 到大量盐膏层 ， 因地质 录井未及 时提供 地层岩性资料 ， 造 成在钻遇 3 0 6 5 m左右 时泥浆性 能明显变差 ，后通 过室 内实验 分析 泥浆 性能变 差的原 因 ， 找到切 实可行 的处理 办法 ， 恢 复泥 浆性 能 。 为钻进 的顺 利进 行提 供 了很 好 的 钻井液环境 ⋯ 。 钻井 液受 碳酸 根 、 碳 酸氢 根污 染 的机理 ， 目前学 术 上主要有 ‘电位 理论和胶凝结构理论 两个观点 。 1 碳酸根 、 碳酸氢 根污染现象及 危害 1 ． 1 污染现象 1 钻井液颜 色变深 ， 发灰 、 发黑。 2 钻井 液的 p H值下 降 ， 黏度和切力 上升 ， 钻井 液流 动性 变差 ， 触 变性增强 ， 静止 时呈豆腐块状 ， 很快 析出 自 由水 ． 钻井液失水量 明显增加 。 3 钻 井液 含大 量气 泡且 不 易消 除 ， 不 易过筛 ， 不能 使 用除砂器 或除砂效果变差 。 4 钻 井液 滤液 有 大量碳 酸 氢根 离子 或碳 酸 根 离子 存在 。 1 ． 2危 害 黏 度和切力 升高 ， 造成 起钻挂 卡 ， 开泵 困难 ， 严重 时 无法开泵 ； p H值下降过多会使很 多钻井液处 理剂失 去效 用 ， 钻井 液性 能全 面变差 ， 可 能造成 井塌 、 井 喷 ； 失 水量 增 大会增加井 壁坍塌 的风险 ； 气泡 的产生会造 成钻井 液 密度下 降 ， 有井 喷的危 险口 。 2 碳酸根 、 碳酸 氢根的检 测方法 现场往往用检测滤 液的甲基橙碱 度 脑 和酚酞碱度 来粗 略估算 碳酸盐 的污染 情况 ， 当 尬 3时 ， 表 明 碳 酸根浓度较 高 ， 即 已出现碳酸根 污染 ； 当 ≥5时 ， 则 为严重 碳酸根污染 ] 。而酚酞碱度 和甲基 橙碱度均 以 滴定 1 m L样 品所需 0 ． 0 1 m o V L硫 酸的毫升数 来表示 。 3 室 内实验 3 ． 1 实验试剂和仪器 3 ． 1 ． 1 实验药 品 硫酸溶液 0 ．0 1 m o l ／ L标准溶液 ； 酚酞指示剂溶液 将 1 g酚酞溶 于 1 0 0 e m 浓度 为 5 0 ％酒 精水 溶液 中配 制 而 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 1 8 作者简 介 冯丽 1 9 8 3 一 ， 女 ， 湖北 襄阳人 。 工程师 ， 硕 士 ， 主要从事钻井液技 术工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 2 0 1 5 年0 4 月 [ J j ．We l l L o g g i n g T e c h n o l o g y ， 2 0 0 5 ， 2 9 1 7 9 8 1 ． [ 5 ] 赵宝华， 刘文军， 闫明英， 等． S o n d e x MI T ／ MT T成像套损检 查组合仪原理及应用[ 1 ] ． 国外测井技术， 2 0 0 6 ， 2 1 6 6 0 - 6 3 ． Z h a o B a o h u a ， L i u We n j u n ， Ru n Mi n gyi n g ， e t a1 ． T h e P ri n c i p l e o f S o n d e x MI T ／ MT T I ma n g Co mb i n a ti o n To o l f o r C a s i n g D a ma g e De t e c ti o n a n d I t s A p p l i c a ti o n [ J ] ．w o d d We l l L o g n g T e c h n o l o gy ， 2 0 0 6 ， 2 1 6 6 0 6 3 ． [ 6 ] 王朝华，邓 瑞． 俄罗斯第三代电磁探伤仪的应用与推广 [ I ] ． 石油地质与工程 ， 2 0 0 7 ， 2 1 1 9 0 9 2 ． W a n g Cha ohu a， De n g Rui ． Ap pl i c a t i o n a nd Po pu l a r i z a t i on o f Ru s s i a T h i r d Ge n e r a ti o n E l e c t r o ma g n e ti c De f e c t De t e c t o r l J J ． P e t r o l e u m Ge o l o gy a n dE n g i n e e ri n g， 2 0 0 7， 2 1 1 9 0 9 2 ． [ 7 ] 谢荣华， 刘继生， 巢华庆， 等． 俄罗斯测井技术在大庆油田的 应用和发展[ 1 ] ． 测井技术， 2 0 0 3 ， 2 7 2 8 9 - 9 4 ． X i e Ro n g h u a ， L i u J i s h e n g ， C a o Hu a q i n g ， e t a 1 ． A p p l i c a t i o n a n d De v e l o p me n t o f Ru s s i a n L o g gi n g T e c h n o l o g i e s i n Da q i n g Oi l fi e l d [ J J ． We l l L o g gi n g T e c h n o l o g y ， 2 0 0 3 ， 2 7 2 8 9 9 4 ． [ 8 ] 鲜 宁， 孙素芬， 姜放， 等． CO 气田开发的腐蚀预测与控 制措施[ T ] ． 天然 气与石油 ， 2 0 1 1 ， 2 9 2 6 2 - 6 6 ． Xi a n Ni n g ， S u n S u f e n ， J i a n g F a n g ， e t a 1 ． Co r r o s i o n P r e d i c t i o n a n d Co n t r o l Me a s u r e i n CO2 G a s F i e l d De v e l o p me n t [ J J ． Na t u r al G a s a n d Oil ． 2 0 1 1 ． 2 9 2 6 2 6 6 ． 上接第 4 0页 i n L i g h t E n d s Re c o v e r y [ J ] ． N a t u r a l G a s a n d Oi l ， 2 0 1 0 ， 2 8 2 1 8-26 ． [ 7 ] 王遇冬，王璐． 我国天然气凝液回收5-艺的近况与探讨 [ I ] ． 石油与天然气4 -r - ， 2 0 0 5 ， 3 4 1 1 1 1 3 ． W a n g Yud ong， W a ng Lu．R e c e nt S t a t u s a nd I t s Di s c us s i on o f t h e NGL Re c o v e r y P r o c e s s a t Ho me[ J j _Ch e mi c a l E n gin e e r i n g o f Oil a n dG a s ， 2 0 0 5 ， 3 4 1 1 1 - 1 3 ． [ 8 ] 仝淑月． 春晓气田陆上终端天然气轻烃回收工艺介绍[ J ] ． 天 然气技术 ， 2 0 0 7 ， 1 1 7 5 - 8 0 ． To ng S huy ue ．I n t r o du c tion on Li g ht Hy d r oc a r bo n R e c o v e ry P r o c e s s i n On s h o r e T e r mi n a l o f t h e C h u n x i a o G a s F i e l d l I J ． Na t u r a l Ga s Te c h n o l o gy ， 2 0 0 7， 1 1 7 5 8 0 ． [ 9 ] 汪宏伟 ， 蒲远洋， 钟志良， 等． 膨胀制冷轻烃回收5 - 艺参数优 化分析[ 7 ] ． 天然气与石油， 2 0 1 0 ， 2 8 1 2 4 2 8 ． W a n g Hon g we i ， Pu Yu a n ya n g， Zho ng Zhi l i a ng， e t a1．Analys i s o n Op t i mi z a t i on of Li g ht End s R e c ov e ry Pr o c e s s Pa r a me t e r s i n E x p a n s i o n Re f r i g e r a ti o n p r o c e s s [ J ] ． Na tur a l G a s a n d Oil ， 2 0 1 0 ， 2 8 1 2 4 2 8 ． [ 1 O ] 韩淑怡， 王科， 祁亚玲， 等． 天然气轻烃回收DHX工艺优 化研究[ _1 ] ． 天然气化工， 2 0 1 4 ， 3 9 6 5 8 6 2 ． Ha n S h u y t ， W a n g Ke ， qi Ya l i n g ， e t a 1 ． De s i g n a n d Op t i mi z a t i o n of DHX Pr oc e s s for Li g ht Hyd r oc a r bo n R e c ov e ry f r om Na tu r al G a s叫 ． Na t u r a l G a s C h e m i c a l I n d u s t ry， 2 0 1 4 ， 3 9 6 58 6 2． 上接第 5 5页 L t i M i n gy a n， Zha ng Zh e， W a ng S h i ya ng．Pr e ve ntiv e M e a s u r e s for El e me nt Su l f ur De po s i t i o n i n Ga t he rin g a nd Tr a n s p or t a t i o n S y s t e ms o f Hi g h S o u r Ga s F i e l d [ J J ． Na t u r a l Ga s a n d Oi l ， 2 0 1 1 ， 2 9 3 1 7 - 2 0 ． [ 7 ] 夏典修， 冯伟． 高强度钻杆在含 H S介质中的应力腐蚀试 验研究[ I ] ． 天然气与石油， 1 9 9 7 ， 1 5 3 2 5 3 3 ． Xi a Di a n xi u， F e n g W e i ．Str e s s Cor r o s i on Te s t a nd S t ud y of Hi g h S t r e n g t h Dri l l i n g Ro d i n S o u r Me d i u m[ J ] ． Na t u r a l G a s a n d Oi l ， 1 9 9 7 ， 1 5 3 2 5 - 3 3 [ 8 ]罗光文， 李天雷， 何明． 酸性气田腐蚀环境分析及材料选 择[ J ] ． 天然气与石油， 2 0 1 1 ， 2 9 6 3 - 5 ． L u o G u a n g we n ， L i T i a n l e i ， He Mi n g ． A n a I y s i s o n C o r r o s i o n E n v i r o n m e n t i n S o u r G a s F i e l d a n d S e l e c t i o n o f Ma t e r i al s ⋯． Na t u r a l Ga s a n d Oil ， 2 0 1 1 ， 2 9 6 3 - 5 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m