无机盐在钻井液中的应用及对钻井液性能影响

具有良好性能。
硅酸盐应用及影响
硅酸盐防塌机理
1
堵塞页岩空隙和微裂缝，阻止滤液进入地层，同时减小了冲击压力
2
抑制页岩中粘土矿物膨胀和分散
3
硅酸盐与粘土矿物发生反应
4
与其他无机盐的协同稳定井壁作用
硅酸盐应用及影响
应用历程
早在20世纪30年代，前苏联和美国就开始研究硅
酸盐钻井液，并应用在墨西哥湾地区打断已坍塌页岩 底层，解决了钻井过程中卡钻等问题。 20世纪60年代研究利用硅酸盐提高羟甲基纤维素 钠的抗温性。稀硅酸盐钻井液开始在现场应用，取得
5.钙侵可以导致钻井液粘度增加，而进一步钙侵会导致粘度减小。
6.随CO2增加，基浆表现粘度减小，塑性粘度减小，动切力减小，但 变化不大，pH减小，滤失量增加，碳酸根减小，碳酸氢根增加，用
NaOH调节pH，碳酸根增加，碳酸氢根减少，基浆的其余各项性能没有
恢复。
其他无机盐应用及影响
纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙质粘土变为钠质粘土
时间证明硅酸盐钻井液既经济又环保，具有封堵能力
强、抑制性好、润滑性能优良等特点，能有效保护油 气层。
钙盐应用及影响
钙处理剂种类
钙处理钻井液是以钙处理剂为主要处理剂的水基钻
井液。可用的钙处理剂包括石灰，石膏和氯化钙等，它
们分别称为石灰处理钻井液、石膏处理钻井液和氯化钙
处理钻井液。 钙处理钻井液具有抗钙侵、稳定页岩和控制钻井液 中粘土分散性等特点。
增加后减小，pH=8~12，塑性粘度基本不变；pH<11时，滤失量
随pH缓慢增加。
碳酸盐应用及影响
3.向基浆中加Na2CO3至饱和，基浆表现粘度和动力粘度基本不变，塑 性粘度变化不大，随Na2CO3浓度增加，基液滤失量不断增加。 4.随Na2CO3浓度增加，基浆的表现粘度和动切力显示降低，然后有所 增加，塑性粘度变化不大，高浓度时有所增加。
钙盐应用及影响
现场应用
2003年、2004年，塔河油田在钻进第三系、三叠系、石炭系地 层时应用了高钙盐钻井液体系，钻井过程中钻井液性能稳定、滤失 易于控制、流变性易于调整，起下钻顺畅，全井最大摩阻小于300kN， 很少出现划眼现象，三叠系和石炭系井径扩大率均小于6%，表现出 很好的防塌性。 再者，在配制胶液时可全部使用井场高矿化度水，仅此一项就 节约淡水几千方，在塔河油田淡水紧缺地区具有重大意义。 在钻遇含石膏地层时，高钙盐钻井液基本不存在钙污染问题， 至钻穿含膏地层，钻井液性能保持稳定。
了较好的稳定井壁效果。
20世纪90年代国外石油公司基本上已将硅酸盐体 系作为成熟技术使用。我国也开始对该体系进行系统 研究，开发了多种复合型硅酸盐钻井液体系。
硅酸盐应用及影响
结论
硅酸盐的模数和加量对钻井液的抑制性和六边形影响
较大，钻井液PH和温度对其抑制性防塌性有重要影响。
良好的环境保护和井壁稳定能力是硅酸盐钻井液主要 的技术优势。
膨胀或坍塌。有时用于提高泥浆的切力和粘度。 重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)
加碱时平衡右移。
在泥浆中 能与有机处理剂起复杂的氧化还原反应，生成的 又能与多官 能团的有机处理剂形成络合物(如木质素磺酸铬，铬腐植酸)，少量铬酸
盐能提高铁铬盐泥浆和煤碱剂泥浆的热稳定性，有时也用作防腐剂。
结论
(1)离子交换吸附。主要是粘土颗粒表面的Na+、Ca2+交换。这一 过程在改善粘土的造浆性能，泥浆的钙侵及其处理，钙处理泥 浆以及防塌等方面都很重要，对泥浆性能的影响也较大。 (2)通过沉淀、中和、水解、络合等化学反应，除去有害离子， 控制pH值，使有机处理剂变成能起作用的溶解态，形成螫合物 等。 (3)压缩双电层的聚结作用。这在盐水泥浆、盐侵及其处理中较 重要，还可用来使泥浆保持适度粗分散调整泥浆的流动性能。
无机盐在钻井液中的应用 及对钻井液性能影响
研究背景 硅酸盐应用及影响 钙盐应用及影响 碳酸盐应用及影响 其他无机盐应用及影响 结论
目录
研究背景
井壁稳定问题是钻井过程中经常遇到 的难题。据统计，世界石油工业每年用于处 理井壁稳定事故的经费高达7亿美元。由于无 机盐钻井液的抑制性能近于油基钻井液，有 利于保护油气层，且成本低、无毒、无污染，
Ca-粘土＋Na2CO3═Na-粘土＋CaCO3↓
从而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆 的失水下降，粘度、切力增大。但过量的纯碱要产生压缩双电层的
聚结作用，反而使失水增大。其合适加量要通过造浆实验来确定。
生石灰是CaO，吸水后变成熟石灰Ca(OH)2，在水中的溶解度不大(常 温下约为0.16%)且随温度升高而降低。石灰可提供Ca2+，控制粘土的
钙盐应用及影响
结论
1.高钙盐钻井液体系具有极强的抑制性和防塌能力，对解决深部泥页 岩地层剥蚀掉块垮塌问题有明显效果。
2.高钙盐钻井液体系通过协同作用确保该体系具有较强的防塌能力。 同时有机聚合物的包被絮凝作用与钙盐、钾盐、铝盐的无机封堵、固
壁作用相结合，进一步提高了井壁的稳定性。
3.高钙盐钻井液体系性能稳定，转化、处理、维护简单易行。
食盐(NaCl)为白色晶体，常温密度约为2.17g/cm3。纯品不潮解，含
MgCl2、CaCl2、等杂质的食盐容易吸潮。在水中的溶解度较大(20℃时
为36.0克/100克水)，且其溶解度随温度增高略有增大(80℃时为38.4克 /100克水)。食盐主要用来配制盐水泥浆和饱和盐水泥浆，以防岩盐井
段溶解成“大肚子”。还可用来提高泥浆的矿化度，抑制井壁泥岩水化
碳酸盐应用及影响
1.随着Na2CO3的增加，pH不断增加，滤失量不断增加，表现粘度
和动切力先增加后减小；随NaCl浓度的增加，pH不断减小，滤 失量不断增加，表现粘度动切力先增加后减小。Na2CO3或NaCl加
入量较少时，塑性粘度变化不大；加入量较大时，塑性粘度增
加，但增加量不大。 2.无论用Na2CO3和NaOH调pH，随pH的增加，表现粘度和动切力先
水化分散能力使之保持适度的粗分散，配合降粘剂和降失水剂进行
钙化处理，可得性能比较稳定、对可溶盐侵污不敏感、对泥页岩防 塌性能较好的钙处理泥浆。但石灰泥浆在高温情况下可能产生固化
，因此超深井慎用。石灰还可配制石灰乳堵漏剂封堵漏层。
其他无机盐应用及影响
水玻璃加入泥浆，可以部分水解生成胶态沉淀： Na2O•XSiO2+(Y+1)H2O XSiO2•YH2O↓+2NaOH 可使部分粘土颗粒(或粉砂等)聚沉，从而保持较低的固相含量和比 重。此外，水玻璃泥浆对泥页岩的水化膨胀有一定的抑制作用，故
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有较好的防塌性能。
氯化钙(CaCl2)能大量溶于水中(常温下约为75%)且其溶解度随温度 增高而增大，它比石灰、石膏的溶解度大得多，故可用来配制防塌
性能较好的高钙泥浆。由于 ，用CaCl2处理时常常引起泥浆pH值降
低，同时CaCl2泥浆的pH值不宜过高，才能保证较高的Ca2+浓度。
其他无机盐应用及影响