【正文】 2022/2/16 124 （ ）水基體系 堿度的基本常識 1）在鉆井液中碳酸氫根離子和碳酸根離子均為有害離子，會破壞流變和濾失性能； 2） Mf/Pf=3時，表明碳酸根濃度較高，即出現(xiàn)推算根污染； Mf/Pf≥5時，表明碳酸根污染嚴重； 3） pH＞ ，碳酸氫根幾乎不存在； pH＜ ，則只存在碳酸氫根； pH在 ，碳酸氫根離子和碳酸根離子可以共存； 4）一般泥漿 的 Pf最好在 ； 飽和鹽水泥漿的 Pf在 1ml以上；海水泥漿的 Pf應控制在 ； 5）深井抗高溫泥漿應嚴格控制碳酸根的含量，一般應控制 Mf/Pf＜ 3。 2）堿度可以計算確定泥漿濾液中氫氧根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的含量，判斷泥漿堿性的來源； 3）堿度也可以用于計算確定泥漿中懸浮石灰的量； 2）能夠使 pH值降至 （酚酞由紅色變?yōu)闊o色）所需酸量稱為酚酞堿度（ Pm和 Pf)； 3）能夠使 pH值降至 （甲基橙由黃色變?yōu)槌燃t色）所需酸量稱為甲基橙堿度（ Mf)。 2022/2/16 122 （ ）可以引起 pH值改變的因素 1）化學劑的加入，如有機酸類稀釋劑； 2）加入水沖??； 3）地層水侵入； 4）與鉆開的地層反應，特別是活性粘土； 5）與地層中可溶性鹽反應，如氯化鈉，硫酸鈣； 6）鉆遇硫化氫； 7）遇到二氧化碳氣體； 8）加入碳酸鈉； 9）加入碳酸氫鈉； 10）遇到水泥污染； 11）加入石灰； 12）加入氫氧化鉀或氫氧化鈉。 2022/2/16 120 （ ） pH值基本常識 1） pH值的范圍是 014，中性時是 7，低于 7為酸性，高于 7為堿性； 2） pH值是泥漿酸堿性的量度，是泥漿中氫離子濃度的負對數(shù)； 3）泥漿酸堿性的強弱直接與粘土的分散程度有關，影響泥漿的粘度、切力和其他性能參數(shù)； 4）大多數(shù)泥漿的 pH值控制在 811之間，目的在于： 減輕對鉆具的腐蝕 /預防因氫脆而引起的鉆具損壞 /抑制地層鈣、鎂鹽的溶解 /有利于處理劑充分發(fā)揮效能 /預防遇到硫化氫對人員中毒的危險； 5）一般情況下，分散型鉆井液 pH值在 10以上；石灰鉆井液pH值在 1112；石膏鉆井液的 pH值在 ；聚合物鉆井液pH值在 ； 6）調節(jié) pH值一般用燒堿，有時也用純堿和石灰，在常溫下，10%的氫氧化鈉溶液的 pH值為 ； 10%的碳酸鈉溶液的 pH值為；石灰的飽和溶液的 pH值為 。用玻璃電極 pH計準確可靠，且使用高質量電極和設計合適的儀器還可排除一些干擾。 二、測定方法 測定泥漿 pH值的方法有兩種：一是用 pH值試紙的比色法；另一種是用玻璃電極 pH計。 pH7時，泥漿呈酸性； pH值越小，酸性越強。 泥漿 pH值的大小表示泥漿酸堿性的強弱。 2022/2/16 117 （ ）鈣、鎂離子的測定 1）通常采用 EDTA絡合滴定法； 2） EDTA 標準溶液的濃度為 （ ）； 3）指示劑為鈣指示劑，與鈣生成粉紅至酒紅色的絡合物，滴定時顏色由紅變?yōu)樗{色，繼續(xù)加入 EDTA溶液而不再出現(xiàn)由紅變藍的顏色變化即為終點； 400 EDTA溶液體積（ ml ） 4）鈣離子濃度（ mg/l） = 試樣體積（ ml）； 5）鎂離子濃度（ mg/l） = （以鈣離子表示的總硬度－鈣離子濃度） 2022/2/16 118 （ ）其它性能 1）堿度與 pH值 2）含砂量 3）固相、水、油含量 4）潤滑性 5）腐蝕性 6）抑制性 7）抗溫性 8）熒光性 9）毒性 2022/2/16 119 （ ） pH值顧念 一、 pH值概念 pH值表示氫離子濃度 (克離子濃度 )的負對數(shù)值。 2022/2/16 114 （ ）總硬度（濾液或配漿水） 1）對濾液或水總硬度的最主要根源是鈣，只有在pH低于 ； 2）通常以鈣含量表示泥漿的總硬度； 3）鈣的來源： 配漿水 /地層水 /海水 /石膏 硬石膏 /水泥 /熟石灰 /地層 /氯化鈣； 4）降低鈣的方法： 稀釋 /pH＜ / pH＞ 用小蘇打 沉淀 /在低 pH泥漿中用磷酸鹽 /用醋酸或草酸等弱酸/由粘土吸附； 2022/2/16 115 （ ）水或濾液總硬度的測定 1）通常采用 EDTA絡合滴定法； 2）用硬度指示劑，當含有鈣和 /或鎂離子時顯示酒紅色，滴定時顏色由紅變藍色，繼續(xù)加入 EDTA溶液而不再出現(xiàn)由紅變藍的顏色變化即為終點； 400 EDTA溶液體積（ ml ） 3）以鈣離子表示總硬度（ mg/l） = 試樣體積（ ml）； 4）。通常測定鉆井液濾液中鉀、鈣、鎂等陽離子和氯、硫酸根、碳酸氫根、碳酸氫根、氫氧根等陰離子。 11 2022/2/16 107 （ ）總結：降濾失作用的要點 1）主要目的：形成低滲透率的泥餅； 2）實現(xiàn)目標：薄泥餅，低濾失； 3）減少增大滲透率的固相： 鉆屑 /絮凝固體顆粒； 4）添加能減少滲透率的固體顆粒： 搬土（水化的和反絮凝的） 在較高溫度時使用褐煤 淀粉和 CMC 淀粉與聚陰離子纖維素（ 4： 1）。 10 2022/2/16 106 （ )控制失水量 五嚴五寬 五嚴 ： 井深、裸眼長、礦化度低、油氣層段、易塌層段。 失水量 —— 適當（并非越小越好）。 ? 泥餅粘附卡鉆。 ? 油氣層內粘土水化膨脹使產(chǎn)層滲透率下降，從而損害油氣層。 2022/2/16 104 （ ）油基泥漿的降濾失劑 1）乳化的水； 2）胺處理的褐煤； 3）氧化瀝青。 25 2022/2/16 102 （ ）濾失性能的維護 1）利用泥漿稀釋劑改進泥漿的反絮凝； 2）加入改性淀粉、 CMC、褐煤等天然化合物； 3）添加搬土； 4）加入合成聚合物； 5）沉淀污染性陽離子； 6）將泥漿轉換成抗污染的泥漿體系； 7）控制稀釋水的用量和控制離心機使用的時間。 2022/2/16 101 ().鉆井液失水造壁性的調節(jié)與控制 調節(jié)、控制目標： Vf 小 ； h 薄、密韌。 2022/2/16 100 （ ）高溫高壓濾失測定的特別告誡 1）如果用過濾面積為 ，試驗結果的濾失量務必乘以 2； 2）報告試驗結果時，一定要同時注明溫度、壓力和測定時間； 3）在拆除泥漿漿杯之前，應當先冷卻至室溫； 4）對于在 300℉ 400 ℉ 區(qū)間試驗時，泥漿杯內泥漿面以上要留有至少 ； 在拆除泥漿漿杯之前，應當保持泥漿杯直立狀態(tài)并冷卻至室溫； 5）高于 400 ℉ 試驗時，每一次試驗都要用一個新的帶有孔隙的不銹鋼圓盤； 6） API失水和 HTHP失水之間沒有直接的相關性 。 2022/2/16 97 （ ）濾失測定的誤差原因 1）試驗沒有按照 30分鐘準確進行； 2） HTHP濾失試驗結果沒有乘 2； 3）收集濾液的量筒沒有經(jīng)過準確校正； 4）濾液體積測定不正確； 5）濾失儀有故障：如泄漏、氣閥門開關不良，等等； 6）溫度和壓力控制很差。 2022/2/16 94 （ ） 濾失性測定要點 1）務必失水儀的泥漿杯和全部部件包括墊圈都干凈和正常； 2）利用一個經(jīng)過校正的能容納全部濾液的量筒； 3）一定要進行準確的 30分鐘測定； 4）要報告試樣開始試驗時的溫度； 5）不要重復使用濾紙； 6）拆除泥漿杯時一定要小心釋放掉壓力； 7）將泥漿裝入泥漿杯內之前要充分攪拌泥漿； 8）小心取出濾紙，盡量不要損傷濾紙上的濾餅； 9）用柔和的水流沖洗濾餅，油基泥漿的濾餅用柴油沖洗； 10）測定泥餅厚度并加以文字描述；從量筒液面彎月面底部讀 取濾液體積數(shù)； 11）做油基泥漿濾失試驗時要用耐油墊圈。 2022/2/16 92 （ ）對濾失性的基本認識點 1）控制濾失性能是很重要的，關系到： 地層損害 /滲透率損害 /影響電測評價 /厚的井壁泥餅 /井眼保護； 2）濾失速度取決于： 組成泥餅的物質類型和數(shù)量 /壓力（有時） /有機處理劑的濃度 /固相顆粒絮凝的程度 /地層的滲透性 /溫度 /水相的組成； 3）濾失量與時間的關系：其中最常使用的是 ； 4）濾餅是在泥漿通過滲透性介質時固相被阻而形成的類似固體的物質；濾失測定時泥餅厚度單位為 mm(英制單位是 1/32in)； 5）高濾失量的主要原因： 污染物進入泥漿體系引起固相絮凝 用水或鹽水過分沖稀 離心機除去膠體固相過多 泥漿中固相顆粒大小分布不好 缺少控制濾失的處理劑，如搬土和聚合物降濾失劑 聚合物降濾失劑高溫降解 泥漿沒有得到應有的反絮凝處理。 2022/2/16 89 （ ）水基泥漿濾失降低的 “ 劑 ” 1）搬土； 2）反絮凝劑； 3）褐煤； 4）聚合物； 5）瀝青； 6）乳化的油。 ? 細小粒子多。 2022/2/16 87 ()泥餅薄、密、韌條件 ： ? 泥漿固含低 （土的膨脹性好）。 ? 膠體粒子濃度（含量）對 k 的影響 規(guī)律： k完全取決于鉆井液中膠體粒子（ d 10 5 ?m） 的比例和含量。 得到： （ 2） 再代入： h = Vc /A ； h = （ 3） 最后代入測定靜失水的 API標準條件： A = 45 cm2 ； P = kg/cm2 ； t = 30 min。實驗發(fā)現(xiàn)： 固相粒度分布越寬 → ? ↓ → h ↓ ； 小粒子越多 → ? ↓ → h ↓ 。 —— 該項影響規(guī)律說明鉆井液應該優(yōu)選優(yōu)質土。 19 2022/2/16 82 ? 泥餅厚度 h與 vf 的關系 Relatiionship Between Cake Thickness and Filtration 影響規(guī)律 ： a. Vf ↓ → h ↓ 。 優(yōu)點 ：泥餅中土少水多（束縛水多），水化膜厚，在壓力作用下易變形，可壓縮性大。 P P 1002020f100f ?????18 2022/2/16 81 ? Vf 與固相含量及類型的關系 Vf ? (Cc/Cm 1)1/2 顯然，若要降低失水量 Vf ，可以采取的方法為： ? 提高鉆井液中的固相含量 Cm . 存在問題 ：固含增加，將導致鉆井液流變性變差，同時，鉆進速度降低。 T ↑ 粘土聚結和絮凝狀態(tài)改變 → k ↑ → V f ↑ ； 粘土去水化，吸附水 ↓ → 自由水 ↑ → Vf ↑ 。 ? x 與固相粒子形狀和大小有關。 指數(shù) x 的實質： ? 反映壓力對泥餅可壓縮性， x 越小，泥餅可壓縮性越好， k 越小。 t1/2 Vf VsP Vf 與 t的關系