水基钻井液转变为水泥浆的实验研究
国外高性能水基钻井液研究的最新进展
国外高性能水基钻井液研究的最新进展近年来，国外高性能水基钻井液的研究成为了国际油气行业的热点研究领域之一。
高性能水基钻井液相比于传统的石油基钻井液在环保性、安全性等方面具有巨大优势。
本文将介绍高性能水基钻井液最新的研究进展。
一、高性能水基钻井液的特点高性能水基钻井液具有环保性和经济性等优点，符合现代钻井行业以环保为主题的需求。
同时，在使用过程中它具有良好的稳定性、低毒性、易清洗、可重复使用等特点，大大减少了净水的消耗，降低了钻井成本。
二、高性能水基钻井液的研究进展（一）高性能水基钻井液的制备技术高性能水基钻井液的制备技术主要分为三类：第一类是利用溶胶凝胶技术，即利用悬浮在水中的纳米颗粒形成的凝胶体系，实现钻井液体的结构加固和调节性能的方式；第二类是利用粒子-胶团-聚合物（PPP）复合体系，即利用粉粒体系、颗粒聚团体系和高分子体系相互作用，制备钻井液；第三类是利用新的改性剂，改善传统钻井液的性能，提高高性能水基钻井液的性能。
（二）高性能水基钻井液的应用研究高性能水基钻井液的应用使得钻井效率得到了显著提高，同时在满足钻井作业精度要求的同时，它还能够有效解决环境保护问题。
它在海上油田应用中减少了排放物的释放，也同时极大地降低了海洋污染。
三、结论高性能水基钻井液具有广阔的应用前景和较高的经济效益。
在制备技术和应用研究方面，国外相关学者已取得了很大的成果，但也需要继续增加研究力度，探索更多的技术方案，以逐步替代传统石油基钻井液。
四、未来展望随着全球对环保的要求越来越高，高性能水基钻井液必将成为下一代钻井液的主流。
未来，相信高性能水基钻井液将更加普及，其技术不断进步和完善，有望成为钻井液技术中不可或缺的一部分。
高性能水基钻井液的未来发展将更加多元化和专业化，同样也需要大量的资金和科技支持，以实现更加高效环保的钻井作业。
在制备技术方面，未来的研究将更加注重减少生产成本和提高制备效率。
同时，未来制备技术研究也将更加注重控制钻井液体系的稳定性和高温高压环境下的适用性，以满足更加苛刻的钻探条件。
《水基钻井液性能测试》
《水基钻井液性能测试》一、填空题25题1、屈服值的计量单位是Pa ，英制单位常用lb/100ft²。
2、写出下列英文符号在泥浆行业中的中文意思：AV 表观粘度，PV 塑性粘度。
3、测定钻井液滤液中的氯根浓度，用硝酸银标准溶液滴定，用指示剂重铬酸钾指示终点。
4、泥浆报表中常见的英文符号的中文意义是：P f滤液碱度，M f 滤液的甲基橙碱度。
5、初切力是将钻井液充分搅拌后静止10s后测得的数值，终切力是将钻井液充分搅拌后静止10min测得的数值6、API滤失量指在常温下,压686kPa ,渗滤面积7.1±0.1in²,30min 钻井液滤出的滤液体积。
7、碱度是指一种物质中和酸的能力。
由于使钻井液维持碱性的无机离子除了OH-外，还可能有HCO3-和CO3²-等离子。
8、钻井液密度是指单位体积的钻井液质量，单位为g/cm³或lb/gal 。
9、马氏漏斗粘度是取1500mL钻井液经马氏漏斗流出1夸脱（946mL）所需的时间，单位为s。
10、酚酞指示剂在PH=8.3时，由粉红色变为无色。
11、甲基橙指示剂在PH=4.3时由黄色转变为橙红色。
12、现场用硝酸银滴定法对钻井液滤液中的Cl-质量浓度进行检测。
13、LSRV是指流体低剪切速率黏度。
14、钻井液中不能通过200目筛（0.074mm）的砂子体积占钻井液体积的百分数。
15、pH值是指水溶液中氢离子活度对数的负值16、EDTA标准溶液是0.01mol/L 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液17、以钙离子表示的总硬度TH(mg/L)= 400×(EDTA溶液体积，mL)/(试样体积，mL)18、钻井液的亚甲基蓝容量是用亚甲基蓝测定法测得的一种膨润土含量指标。
19、钻完井液静切力使用六速旋转粘度计进行测定，测定静止后的3r/min读值。
20、通常用pH试纸测量，有广泛试纸和精密试纸。
21、蒸馏器是用来分离和测定钻完井液样品所含水、油和固相体积的仪器22、Pa = 2.089× lb/100 ft223、静切力为静切应力，实质为胶凝强度，即静止时空间网架结构强度。
高性能水基钻井液研究进展
高 性 能 水 基 钻 井液 研 究 进 展
王 建 华 鄢捷 年 丁 彤 伟
（ 国石 油 大 学 ，北 京 昌平 ） 中 摘 要 高 性 能 水 基 钻 井液 （ Ｗ Ｂ 是 为 了满 足 环 保 需 要 而 研 制 的 一 类 可 以替 代 油 基 钻 井液 （ Ｂ ） 新 型 ＨＰ Ｍ） Ｏ Ｍ 的 钻 井 液体 系 ， 项 技 术在 国 外 引 起 了高 度 重 视 。 介 绍 了 国 外高 性 能 水基 钻 井 液 的 室 内研 究 和 工 艺 技 术 方 面 取 得 的 该 重要进展 ， 括其 性能特点、 包 井壁 稳 定 机 理 、 成 及 处 理 剂 作 用 、 制 性 评 价 方 法 和 现 场 应 用 效 果 。 高 性 能 水 基 钻 组 抑 井液 已广 泛 应 用 于 各 种 复 杂 井 的钻 井作 业 。现 场 应 用 效 果 表 明 ， 性 能 水 基 钻 井液 提 高 了 机 械 钻 速 ， 现 了低 的 高 实 稀 释 率和 较 高 的 固 相 清 除 效 率 ， 摩擦 系 数 与 油 基 钻 井 液 基 本 相 当 ， 大 程 度 地 减 少 了钻 头 泥 包 和 聚 结 现 象 ， 大 节 最 大 省 了钻 井 和 完 井 时 间 ， 高 了页 岩 地 层 的井 壁 稳 定 性 ， 护 了环 境 。 提 保
１ ＨＰ Ｂ 性 能 特 点 Ｗ Ｍ
１ １ 抑 制性 强 ． 不 同钻 井 液 对 页 岩 的 抑 制 效 果 评 价 结 果 见 表 １ 由表 １可 以看 出， 。 高性 能水 基钻 井液 对 页岩 的抑 制性 和 ＯＢ 相 当 ， 显 高 于 ＫＣ ／ Ｍ 明 １聚合 物 钻 井 液 ， 对 活性页 岩具 有很 强 的抑 制 作 用 ， 减 少 井 下 复 杂 能 情况 发生 ［ 。 ３ ］
水基钻井液废弃物处理及循环利用技术研究进展
水基钻井液废弃物处理及循环利用技术研究进展摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。
石油勘探及生产井场所留下的大量水基钻井液废弃物固化如处理不彻底，一旦遭遇雨季，受到雨水冲蚀后必将溢出、渗漏，对地表水和地下水资源造成严重污染，甚至危及周围生态环境。
此外，水基钻井液废弃物中的处理剂对环境存在重金属及有机物等多方面污染，通过分析水基钻井液废弃物添加剂的重金属含量、生物毒性及生物降解性等不难发现，其无机盐会导致土壤盐渍化，重金属将引起土壤重金属富集，石油类物质会严重污染土壤和水体。
近年来油气田企业加大力度进行钻井完井废弃物治理，但方法较为简陋，处理很不彻底。
如何采取有效的水基钻井液废弃物处理技术，减少对环境可能造成的破坏，是当前理论研究人员及油气田企业必须深入探究的问题。
关键词：废弃水基钻井液；循环利用；环境保护引言水基钻井液大多为（盐）水、烧碱、膨润土、处理剂、钻屑等所构成的多相分散体系，是以水为连续流体介质的钻井液。
水基废弃钻井液中的有毒成分主要包括碳氢化合物、盐类、各类聚合物、重晶石中的杂质、沥青等，其组成复杂，COD值高，矿化度高，悬浮物含量高，污染负荷大。
它的环境危害主要体现在四个方面：一是大范围的污染；二是大量的有毒、难降解的有机高分子聚合物及其毒性重金属，对人体和生命造成了严重的危害；三是石油污染不仅会影响空气与水体间的氧交换，也会使水中的氧被分解，使水质变差；四是无机盐会导致土壤板结、土壤肥力降低，从而加快土壤盐碱化进程。
目前油田对废弃钻井液治理研究主要集中在后期处理方法上，如直接排放法、固化处理法及固液分离法等，这几种处理方法错过了预防和控制污染的环节，对废弃钻井液中的有价值成分也未加以利用，难以满足石油钻井清洁生产的要求。
因此对废弃钻井液的无害化处理，以回收和循环使用钻井液显得尤为重要。
1水基钻井液废弃物处理的技术难点水基钻井液废弃物大多由烧碱、膨润土、处理剂、重晶石粉等构成，呈碱性和黏稠流体态，组成复杂，稳定性高，颗粒细小，高黏度，固液分离及脱水难度大。
简析钻井液技术的现状、挑战、需求与发展趋势
简析钻井液技术的现状、挑战、需求与发展趋势近几年，我国钻井液技术在技术研发和实际应用两个方面，与国外先进技术相比都有了长足的进步。
但是随着我国“十二五”期间对西部地区复杂地质环境下深井、超深井勘探需求的持续增加，现有的钻井液技术水平已经不能够满足实际生产的需求。
因此，有必要从全局角度出发，对我国钻井液技术现状以及应用难度进行归纳，更加慎重的规划钻井液技术的下一步发展方向。
而本文针对这一情况，主要介绍了国内钻井液技术的应用现状，以及在实际应用过程中存在的突出问题。
并结合我国目前西部地下资源开发规划的实际需求，针对我国钻井液技术应用难度，分析了未来我国钻井液技术的发展趋势。
标签：钻井液技术;现状;发展趋势一、国内钻井液技术现状分析（一）水基钻井液成膜技术针对我国泥页岩地质环境较多客观现状，近几年我国在水基钻井液成膜技术的应用过程中，在水基成膜技术方面有了长足发展。
为了优化泥页岩地质不太理想的水基钻井液成膜现状，需要控制孔隙尺寸。
目前国内主要通过在泥页岩薄层添加适当比例的化学材料来加大其电荷密度，从而达到介绍水压力，适当的改变井下水推动力的受力方向，使得井壁更加稳定，从而实现接近理想的水基钻井液半透膜。
（二）超高温水基钻井液技术考虑超深井采用水基钻井液技术时较易出现的超高温工作环境，国内钻井液技术学术研发界充分考虑超高温对钻井液黏土粒子效用的影响，针对性的增强钻井液处理剂对黏土粒子抗热氧降解以及去水化方面的强度。
国内目前一般采用GBH组昂今夜抗高温处理剂，且该处理剂总还进行了更加细致的针对高温带来的各类隐患的防治配方，能够根据具体地质环境及实际应用条件更加具体的解决高温黏土凝结、塌封等问题。
（三）快速钻井液技术我国石油集团针对西部新疆、青海等地区的特殊地质，研制出了一种能够有效减少钻井液环控摩擦力，提高超深井钻井机械转速的快速钻井液技术。
这一项技术不仅能够提高深井、超深井钻探工程效率，同时还能解决上层黏土吸附钻头，造成下钻阻力加大的问题。
泥页岩与钻井液相互作用测试技术与评价方法研究
３ 、 中国科 学院重庆绿 色智 能技术研究院 ， 重庆 ４ ０ １ １ ２ ２ ） 摘 要： 泥页岩与钻井液， 尤其是水基钻井液接触后 ， 会发生显著的物理化 学作用。 如何有效评价这种作用可以为钻井液的定 性和定量优选提供依据。常规的 实验 方法如滚动回收率实验、 膨胀实验和 Ｃ Ｓ Ｔ实验方法仍然被广泛采 用。 浸 泡实验和吸水扩 散 实验也 常用 来 评价 钻 井 液对 泥 页岩 的影 响程 度 。泥 页岩 与 钻 井液 之 间相 互 作 用的 定量 评 价 是 开展 泥 页岩 地 层 井 壁稳 定 性 研 究 的基 础 。 常 采 用岩 石 力 学 实验 方 法来 获取 泥 页岩 与钻 井液接 触 前后 的 力 学参 数 ； 采 用孔 隙压 力传 递 实验 方 法 来获 取钻 井 液侵 入 对 泥 页岩地 层 孔 隙 压力 的 影 响 。 页岩性 硬 脆 ， 且 不合 强 膨胀 性 粘 土矿 物 ， 采 用 常规 的 定 性方 法很 难有 效 评 估钻 井液 对 其 影 响程 度 。通 过观 察 页岩 与钻 井液接 触 后 的 裂 隙扩 展 ， 可 以定 性 评估 钻 井 液对 页岩 的影 响 。页岩 层 理 、 裂缝 比较发 育 ， 在 开 展 岩石 力 学 实验 或 孔 隙压 力传 递 实验 时 ， 必 须 考虑 层 理 方 向的 影 响 。此 外 ， 页岩 层理 面的 强度 特 性 也会 受钻 井 液 滤液 侵 入 的
影响， 如பைடு நூலகம் 有 效评 价 层 理 面 与钻 井 液之 间的 相 互作 用 还 有待 研 究 关键词： 泥 页岩 ； 钻井液； 相互作用 ； 岩石力学； 压 力 传递 ； 裂 隙扩展
时线 膨胀 百 分 数来 进 行 比较 。 页 岩膨 胀 性 的相 对 强弱 可 以为 确 定相 泥 页岩 地 层 占到 了油气 井 钻 遇 地层 的 ７ ５ ％以上 ＿ １ ］ 。泥 页 岩 由 于 应 抑 制 页岩 坍 塌 的处 理配 方 提 供依 据 。图 １ 所 示 为 线膨 胀 时 间一 位 富含粘土矿物 ， 在 与 水 基 钻 井 液 接 触 后 会 发 生 水 化作 用 ， 引起 井 周 移 曲线 ， 也可 表 示 为应 变 ， 还 可 以测 量其 膨 胀应 力 。 应 力 场 的改 变 以 及 泥 、 页岩基础物性和力学特性的变化 ， 进 而 带 来 ２ ． １ ＿ ３ Ｃ Ｓ Ｔ法 井壁失稳 、 套管挤毁等井下复杂事故 。泥页岩与钻井液之间的相互 该实 验 方法 也 叫做 毛 细 管 吸收 时 间实 验方 法 。 它 是测 定 各种 试 作用测试与评价常常被作为钻井液选型及优化 的重要依据。比较常 液与岩粉配成的浆液渗过特制滤纸一定距离所需的时间 ， 此值称为 用 的 测试 方 法 如 滚 动 回 收率 测 试 、线 膨 胀 率 测 试 、 Ｃ Ｓ Ｔ实验 等 已经 Ｃ Ｓ Ｔ值 。它的大小与液体的性质 ， 胶体 的分散性等因素有关， 可用于 被 广泛 应 用 于 油气 工 程领 域 。 这 些方 法 仅 能从 定 性 的角 度 分 析钻 井 判 定 泥页 岩 在 水 中 的胶 态 分散 程 度 。Ｃ Ｓ Ｔ值 越 小抑 制 效 果越 好 ， 其 液 与泥 页 岩 之 间 的配伍 性 。 为 了 能够 定 量评 价 泥 页 岩受 钻 井液 的影 最小值表明 ： ①最小的页岩水化效应 ； ②最小 的胶体分散 ； ③最低的 响， 进而为钻井液密度的优选 提供依据 ， 国内外专家学者又提 出了 泥 页岩 活 性回 。 泥 页 岩 与 钻井 液 作 用 前 后 的力 学 特 性 评 价 方 法 以及 泥 页 岩 孔 隙 压 ２ ． ２定 量 测试 技术 与 评 价方 法 力传递实验方法 ， 进而对泥 页岩强度及井周应力的改变进行定量分 ２ ． ２ ． １岩 石 力学 测 试 析， 最 后 为 钻 井液 密 度 的选 择 提 供 依 据 。近 年 来 页 岩气 勘 探 开 发 在 钻 井液 中的 自由水 进入 到 泥 页 岩 中 ， 会 引起 泥 页 岩强 度 及 力 学 全 球 范 围 内引 起 重视 ， 如何 有 效 评 价 页岩 与 钻 井 液 之 间 的相 互 作用 特性 的改变 。该 方 法 主 要是 采 用 三 轴 岩石 力 学 测试 系 统 ， 测 试 泥 页 是 提 高 钻进 速 度 ， 降 低钻 井 成 本 的 重 要依 据 。本 文将 对 目前 国 内外 岩与 钻 井液 接 触 前后 的力 学特 性 ， 获取 相 应 的力 学 参 数 。 图 ２ 所 示 已有 的测 试 与 评 价 泥 页 岩 与 钻 井 液相 互 作 用 的方 法 及 手 段 进 行 全 为某 泥 岩在 与 钻井 液 接触 前 后 的力 学 实验 结果 。 其 中的应 力 一 应 变 面介 绍 。 曲线表明未与任何钻井液接触的泥岩原岩具有较高 的强度 ， 且表现 ２常 规 测试 技 术 与评 价 方 法 出弹塑脆型破坏特征 。在与 ３ ＃钻井液接触后 ， 强度 出现大幅降低 ， ２ ． １定性 测 试技 术 与 评 价方 法 且 塑 性 变得 极 强 。 ２ ． １ ． １滚 动 回 收率 法 目前 国 内外 已有 大 量 学者 采 用 这 种 方 法 进行 钻 井 液 的 优 选 ｌ ８ ＿ 这是 目前评 价 泥 页 岩分 散 性能 最 常 用 的一 种 方 法 。 它 是 在模 拟 如果需要计算钻井液入井后 的地层坍塌压力变化 ， 则更需要这种 井下温度和环空剪切速率下进行的动态实验 ， 用相 同条件下测定 的 方 法来 获 取 泥页 岩 与钻 井 液 接触 后 的 内聚 力和 内摩擦 角 数值 。 １ ６小 时淡 水 回收 率 来 比较 各 种 泥 页 岩 的 分 散 性 强 弱 。可 用 来 评 价 ２ ． ２ ． ２孔隙压力传递实验 泥 页 岩 分 散特 性 ， 研究抑制性钻井液 ， 并 能 衡 量 其 对 泥 页 岩 的 保 护 钻 井 液 中 的 自由水 进 入 泥 页岩 中 ， 还 会 引起 地 层 孑 Ｌ 隙压 力 的 改 能力或抑制分散的能力。 具体的实验方法可以参考有关书籍和标准 变 。基 于半 透 膜 等效 孔 隙 压 力理 论 计 算地 层 孑 Ｌ 隙 压力 改 变 情 况 时 ， 嘲 膜 效率 是 一个 重 要 的基 础参 数 。 国 内外 专 家 学者 通 过大 量 的实 验 研 ２ ． １ ． ２膨 胀 实 验 究 验证 了水 基 钻 井液 与 泥 页 岩之 间半 透膜 的存 在 ， 并 测试 了膜 效 率 ｌ 钻 井 液 中 的 自由水 进 入 泥 页岩 中会 引 起 粘 土 矿 物颗 粒 水 化膨 ｌ 图 ３和 图 ４所示 为 孔 隙 压力 传 递 实 验 中分 别 考 虑水 力 压 差作 胀而产生膨胀压力或者形变 ， 进 而 引起 井 壁 岩 石 受 力 不 平 衡 ， 导 致 用 和化 学 势 差作 用 的实验 曲线 旧。根 据 实 验 结 果 ， 可 以计 算 得 到膜 井壁坍塌或缩颈 ， 也可能引起套管的变形 。泥页岩的膨胀能力常用 效 率 。 线 膨 胀率 或 膨 胀 压来 表 征 。 泥页 岩 膨胀 性 实 验是 让 泥 页岩 样 芯 直接 孔隙压力传递实验方法采用特殊 的实验装置 ， 且需要连续测量 与 水 或钻 井 液 滤 液接 触 ， 测 其 样 芯 在不 同时 间 的 线膨 胀 百 分 数 。在 ３ － ５ 天 时 间甚 至更 长 ， 对 实 验装 置 的各 方 面性 能 要求 较 高 。 定 时 间 内膨 胀 百分 数 的 大小 直 接 反 映 了页 岩 的膨 胀性 。 泥 页 岩线 ３非 常 规测 试 技术 与 评 价方 法 膨 胀 百分 数 的 测定 是 在 限 制条 件 下 ，只允 许 样 芯 在 一个 方 向膨 胀 。 ３ ． １定性 测试 技 术 与评 价 方法 各 种 泥 页岩 的 膨胀 性 强 弱 ，可用 相 同条 件 下测 定 的 ２小 时 和 ２ ４ 小 ３ ． １ ． １岩 心浸 泡 实验
废弃水基钻井液的固化处理研究
赵伟 民等． 废弃水基钻 井液 的固化处理研 究
４ｌ
废 弃 水 基钻 井 液 的 固化 处 理研 究
赵伟民 王 松 刘二平 谢小聪
（ 长江大学化学 与环境工程学 院 ， 荆州 ４ ４ ２ ） ３０ ３ 摘 要 针对胜利油 田庄 １３ 一 １ １ 平 油井的废弃水基钻井液进行 了室 内固化处理 ， 确定了固化
１２ 仪器 ．
Ｏｉ Ｑ Ａａ Ｉ ｒ ｎＡ Ｕ ｆ ｔ 浊度仪 ，Ｙ一 Ｏ ｏ ｓＩ Ｌ ０７抗 压强 度测定仪 ，Ｅ Ｇ固相含量测定仪。 ＸＮ １３ 废弃钻 井液主 要污 染成分 分析 ． 庄 １３一 １ 井废 弃 钻井 液 主要 污 染 成 分 １ 平 油
分 析结果 见 表 １ 。
废弃水 基 钻 井 液对 环 境 造 成 了很 大 的危 害 ，
在海 上油 田这 一 问题 显 得尤 为突 出。 目前 对废 弃
高于 《 污水综 合排 放标 准》 Ｇ ８７ － １９ ） （ Ｂ ９ ８ ９６ 要 求， 并且浊度高。
２ 固化剂体 系的确 定 ２ １ 水 泥加量 ．
水基 钻 井液 处 理 方 法 主要 有 ： 回填 法 、 殖 法 、 垦 挤 压法 、 固液 分离 法 和固化 法 ¨ 。 固化法 机理 是 向废 弃水基钻 井液 中加 入 固化
粉煤 灰 ， 抗压 强度 很低 ； 入添 加 剂后 ， 加 抗压 强度
由表 ６可知 ， 随着 固相 含量增加 ， 弃钻 井液 废
增加 ， 固化时间大大缩短 ， 促凝效果好。其中硅酸 固化体抗 压强 度增加 。 ． 钠对废 弃钻 井液 固化 效 果最 好 ， 化 钙 次之 。从 ３ ２ 固化 时 间 氧 其他条 件 不 变 ， 泥加 量 ３ ％ ， 察 固化 时 水 ５ 考 经济成 本考虑 ， 择氧化 钙作 为无机添 加剂 。 选 间对 固化 体抗压 强度 的影 响 ， 结果见 表 ７ 。 ２ ３ 氧化 钙加量 ．
废钻井液固化研究
废钻井液固化研究钻井液；固化；污染；无害化处理第1章前言1.1水基废弃钻井液无害化处理研究的意义石油工业的全部工艺过程（油气勘探、钻井、开采、收集、输送、贮存和加工），在相应的条件下都会破坏自然生态环境。
石油、石油碳氢化合物、含油废钻井液和钻屑，以及含有各种化学物质的污水，都能够对空气、水、土地、动物界和人类起危害作用。
钻井泥浆是石油钻井工程的血液，但使用过之后的钻井泥浆也是石油工业的主要污染源之一．随着石油工业的发展，钻井井泥浆的产量越来越多，钻井废水、废弃钻井液的排放量也逐年增大，而这些油井泥浆由于钻井过程中的循环使用，使其含有一定量的金属离子及许多超过国家规定排放标准的有害物质如油类、碱和一些有害化学物质（包括有机物）。
虽然如此，相当数量井场的废钻井液及岩屑不经处理直接采用储存坑储存的方法处理或者干脆堆放在井场储存池，沉降为废弃油田底泥。
当雨季到来之后，随着储存池渗漏、溢出、淹没等都会引起地下水和地表水污染，造成井场周围生态环境的破坏，直接或间接对动物、植物及人类健康产生危害，不利于人类对环境和经济实施可持续发展的战略目标随着人们环境意识的增强和国家环境保护法以及环保标准的日益严格，在油气田勘探与开发过程中对钻井废物的处理越来越得到重视。
因此，一套成熟的废弃钻井无害化处理及应用技术是我们当前急需解决的迫切问题。
1.2废弃钻井液的特点及对环境的影响1.2.1废弃钻井液的来源钻井泥浆即钻井液是石油钻井工程的血液，钻井泥浆在钻井时始终往返于井底和井口之间起到携带岩屑、冷却钻头、保护油气层等作用。
一部分是来自钻井过程中排放的多余钻井液；另一部分是固井时水泥浆置换出的钻井液；再一部分就是来自于地面循环系统（钻井液池）盛放的钻井液，因为每次钻井之前都要事先多储备些钻井液以防发生井漏等事故，所以一般情况下无论是钻井或完井后都会留有一定数量的多余的钻井液。
其体积的大小往往与所钻井的深度有关。
1.2.2 废弃钻井液的组成及特点钻井废泥浆分水基泥浆和油基泥浆两大类，水基废钻井液中含有90%以上的水分，粘土颗粒，钻屑、加重材料、化学添加剂、无机盐、油组成的多相稳定悬浮液，有机物等成分极为复杂。
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文章编号:100926825(2007)0820108202水基钻井液转变为水泥浆的实验研究收稿日期622作者简介于金平(82),女,吉林大学建设工程学院地质工程专业硕士研究生,吉林长春 36殷 琨(52),男,博士生导师,教授,吉林大学建设工程学院,吉林长春 36于金平 殷 琨摘 要:分析了矿渣的化学组成,碱催化下的水化反应机理及矿渣、钻井液混合浆的固化机理,并采用淡水泥浆和人工海水泥浆,进行了转变水泥浆实验,实践证明水基钻井液转换为水泥浆的技术具有经济效益和社会效益。
关键词:矿渣,水泥浆,固化机理,抗压强度中图分类号:TU472.5文献标识码:A1 问题的提出钻井液是钻井工程的血液,一口油气井在固井之前,钻井液不断循环来帮助钻进和保持井眼稳定。
尽管钻井液费用平均低于整口井实际费用的8%,但钻井液对于任一钻井工程的最终成功起着至关重要的作用。
水基钻井液是保证钻井工作正常进行的关键,固井水泥浆是成井过程中所必需的。
但由于水泥浆和泥浆的不相容性,水泥浆中的Ca 2+使泥浆中膨润土颗粒絮凝,泥浆粘度增大,甚至胶凝,在水泥浆和钻井液的交界面上,形成不可泵的粘稠层,顶替液通过粘稠层上窜,从而留下粘附在套管或井壁上被污染的泥浆,形成窜槽,在固井时必须采用前置液和隔离液,清洗井壁泥皮,工艺复杂,即使这样,也难以保证固井的高成功率。
为了解决这个问题,提出了把钻井液转换为水泥浆(Mud ToCement 2M TC)技术。
2 文中研究内容1)矿渣原样的化学分析;2)NaOH 、矿渣加量对M TC 固化体强度的影响;3)固结产物磨细,进行扫描电镜分析(SEM)。
3 实验仪器及方法3.1 仪器设备H B Y 240B 型水泥恒温恒湿标准养护箱;Z NN 2D6型六速旋转粘度计;JB 212KH 型变频四轴搅拌机;200M 压力试验机;密度计;天平。
3.2 实验步骤及方法1)矿渣原样的化学分析。
高炉矿渣选用首钢炼铁过程中的副产品,经过粉碎、筛分,得到140目以细的,进行矿渣原样的化学分析。
2)NaOH 、矿渣加量对M TC 固化体强度的影响。
配置6.4%的淡水泥浆,陈化1d 后,加入矿渣,然后加入NaOH 溶液,搅拌均匀倒入试模(非标准的70.7×70.7×70.7的钢质试模),放入水泥恒温恒湿标准养护箱中养护,温度控制在常温,湿度为95%,养护7d ～8d 后测定抗压强度。
矿渣、泥浆混合浆的凝结时间较长,且凝固前后试样的颜色从淡灰色变成深绿色,先在试样的局部出现深绿色部分,再扩大至整个试样,此实验中测抗压强度时试样并没有完全变成深绿色,因此并不是最终的抗压强度。
可由f cu ,n =f cu ,28×lg n/lg28,计算试样28d 的抗压强度。
3)固结产物磨细,进行扫描电镜分析(SEM )。
取表2中1号,3号样压裂之后的样品进行观察。
4 实验结果及分析表1 矿渣原样的化学分析结果及分析成分S iO 2A l 2O 3Fe 2O 3FeO M g O CaO Na 2O K 2O H 2O +H 2O -TiO 2P 2O 5M n O TOTAL 含量/%34.2313.10.030.478.4641.30.450.330.10.030.80.150.1499.53 从化学分析报告(见表1)可以看出,矿渣原样中的CaO 含量很高,SiO 2,Al 2O 3,Fe 2O 3,MgO ,CaO ,Na 2O ,K 2O 共占97.87%。
表2 N aOH 、矿渣加量对M TC 固化体强度的影响编号泥浆/g矿渣/g10m ol/L NaOH/mL抗压强度/M P a d -112603647.8 4.32/8227038818.9 3.87/7327038832.4 3.66/7427037818.9 3.14/7527037832.43.56/7 表2中4号,5号试样对比(见图1)。
表2中3号,5号试样对比(见图2)。
5 结语1)水基钻井液转换为水泥浆的技术,充分利用了钻井液中的一些组分和外加剂,它不仅具有经济效益、社会效益高,而且从钻井施工的角度考虑,利用高炉矿渣将水基钻井液转换为水泥浆的技术都具有可行性;2)渣、淡水泥浆/海水泥浆混合浆在碱催化下可以固化,当钻井液/矿渣比为0.7时,常温养护7d ,抗压强度可达3.5MPa ;3)NaOH 对混合浆的催化作用较强,混合浆的终凝时间随NaOH 加量增加而减小,强碱可以抑制缓凝剂的缓凝作用;4)矿渣的加量大,可在较少的碱催化下固结,并使终凝时间801第33卷第8期2007年3月 山西建筑SHANXI ARC HITECTUR E Vol.33No.8Mar. 2007 :2001222:19010021921002文章编号:100926825(2007)0820109202水泥土深层搅拌桩处理软土地基的工程应用收稿日期6223作者简介黄亮亮(82),男,河海大学岩土工程科学研究所硕士研究生,江苏南京 8卢何荣(82),男,助理工程师,无锡九宇建筑设计有限公司,江苏江阴 黄亮亮 卢何荣摘 要:结合某工程介绍了水泥土深层搅拌桩处理软土地基的设计方法,通过计算,指出水泥土深层搅拌桩具有施工简便,造价较低,工期较短等优点,在处理软土地基时是一种比较有效的方法。
关键词:水泥土,深层搅拌桩,软土地基中图分类号:TU471.8文献标识码:A 水泥土深层搅拌桩是用于加固饱和软土,软塑粘性土,粉土,甚至人工填土的一种新的处理技术,其基本原理是利用特制的深层搅拌机械,将固化剂灌入需要处理的软土地层内,就地将软土与固化剂(浆液或粉体)上下强制搅拌均匀,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理———化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基,承担上部结构荷载。
水泥土深层搅拌桩具有有效地提高地基土的强度,施工速度快,成本较低,对工程要求的适应性强的特点[1]。
1 工程概况1.1 工程简介某油库位于江阴市某地区,该油库主要包括:综合发货台、停车场以及一栋三层综合办公楼。
综合发货台及停车场的地基经勘测表明不能满足承载力的要求,需要进行处理,其面积约6000m 2左右。
1.2 工程地质条件及其评价1.2.1 工程地质条件本次勘查所达深度范围内的土层分布情况如下:①层杂填土:灰色、含大量碎石等,欠固结,层厚2.5m ～5.0m 。
②层淤泥粉质粘土:青灰色,流塑～软塑状态,含少量有机质。
局部为淤泥粉质粘土,夹少量粉砂。
土层面光滑无光泽,摇动试验无反应,韧性等级为中等,高压缩性,低强度。
本层揭露厚度为2.5m ～26.5m ,层顶埋深2.0m ～5.0m 。
③层粉砂夹粉土:灰黄色,稍密,局部中密,含少量云母。
粘粒含量低,级配良好。
中等压缩性,中等强度。
本层揭露厚度为0.0m ～7.5m 。
层顶埋深7.3m ～26.5m 。
④层砂岩:灰黄色,颗粒成分主要为石英,含少量长石,颗粒直径0.01mm 左右,硅质胶结,强风化。
该层揭露最大层厚为2.9m ,层顶埋深6.0m ～29.5m ,未穿透。
1.2.2 地基基本特点1)④层砂岩的层面总体向长江倾斜,与水平面夹角平均约15°,最倾斜处岩层面与水平面夹角平均约48°。
在荷载作用下,其上覆盖的软弱土层与其之间存在可能的滑动趋势,应当加以提防。
2)该地基主要以②层淤泥粉质粘土为主体,③层粉质粘土呈局部分布状态。
3)由于④层砂岩的层面倾斜,其上覆盖层地基软弱且严重不均匀,在荷载作用下,将存在承载力不足问题,以及沉降和不均匀沉降可能过大等问题。
2 地基处理设计与计算2.1 地基方案的选择面对这样的地基条件,虽然可选择的方案比较多,大致有:换土垫层法,注浆加固法,排水固结预压法等,但考虑到工程使用特点、工程量(投资)、工期、环境等综合因素,选择竖向加劲的半刚性桩加固处理较为适宜。
而在竖向加劲的半刚性桩类型的选择方面,水泥土深层搅拌桩又有其独到的优点。
因此,在本工程中决定采用水泥土深层搅拌桩来处理地基。
2.2 设计计算参数由于①层杂填土性质较差且缺少足够的物理力学指标,所以设计计算参数以②层淤泥粉质粘土为基础并参照经验确定。
减少,而使抗压强度增大。
参考文献:[1]Erik B ,Melson.现代固井技术[M ].刘大为,田锡君,廖润康,译.沈阳:辽宁科学技术出版社,1994.[2]吴承宁,张燕迟,胡智农.碱—矿渣水泥性能研究及应用[J ].硅酸盐学报,1993(2):64265.[3]沈 威,黄文熙,闵盘荣.水泥工艺学[M ].武汉:武汉工大出版社,1991.[4]徐惠峰.钻井技术手册———固井[M ].北京:石油工业出版社,1990.Exper imental invest igat ion on changing w a ter 2ba sed dr illing f luid into cement pasteYU Jin 2ping YI N KunAbstra ct :The following paper analyzes chemical com position of s lag ,hydrating reaction mechanism under the catalysis of alkali and curin g mechanism of slag and drilling fluid mixed slurry ,carries out t he experime nt of trans forming cement paste by us ing fresh mud and manual sea 2water mud ,and sh ows by practice that the techn ology of chang ing water 2bas ed drilling fluid into cement paste has economic and s ocial b enefits.K ey w or ds :sla g ,cement paste ,curing mechanism ,compressive strengt h901 第33卷第8期2007年3月 山西建筑SHANXI AR CHITECTUR E Vol.33No.8Mar. 2007:200102:19221009192214400。