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鉆井液配漿原材料ppt課件-展示頁

2025-05-16 04:51本頁面
  

【正文】 酸堿度與碳酸根、碳酸氫根的關(guān)系 a. Pf=0, 只有 HCO3- b. Pf= Mf, 只有 OH- c. 2Pf= Mf, 只有 CO32- d. 酸堿度調(diào)節(jié) :鉆井液酸堿性調(diào)節(jié)主要是通過純堿和燒堿,碳酸鈉和氫氧化鈉。 甲基橙堿度 :以甲基橙作為酸堿指示劑時(shí),滴定每毫升鉆井液濾液所需的標(biāo)準(zhǔn)酸( )的毫升數(shù)。具有如下關(guān)系: 堿度:鉆井液濾液中和酸(堿)的能力 Pf—酚酞堿度 Mf—甲基橙堿度 酚酞堿度 :以酚酞作為酸堿指示劑時(shí),滴定每毫升鉆井液濾液所需的標(biāo)準(zhǔn)酸( )的毫升數(shù)。 鉆井液的酸堿性直接影響鉆井液中粘土的分散程度、處理劑的性能發(fā)揮,以及 Ca2+、 Mg2+等離子的存在狀態(tài)等,另外,鉆井液的酸堿性與它的流變性和對鉆具的腐蝕性密切相關(guān)。在選用原油時(shí),應(yīng)考慮其凝固點(diǎn)以及石蠟、瀝青質(zhì)含量等,以免對油氣層造成不良的影響。此外,還應(yīng)考慮油晶的價(jià)格和對環(huán)境可能造成的影響。 在水基鉆井液中,也?;烊胍欢康脑突虿裼停蕴岣咂錆櫥阅?,并起降低濾失量的作用 。 原油、柴油和低毒礦物油 也是配制鉆井液時(shí)常用的原材料。 在鉆井液工藝中,根據(jù)水中可溶性無機(jī)鹽含量的多少,一般將配漿水分為以下三類:含鹽量較少 (總鹽度低于 10 000mg/ 1)的淡水,鉆井液稱做淡水鉆井液;含鹽量較多的鹽水,與之對應(yīng)鉆井液稱作鹽水鉆井液;含鹽量達(dá)飽和的飽和鹽水,與之對應(yīng)鉆井液飽和鹽水鉆井液。因此,配制鉆井液時(shí)必須預(yù)先了解配漿水的水質(zhì),不合格的水需經(jīng)過適當(dāng)處理后才能使用。 例如: 無機(jī)鹽:會(huì)導(dǎo)致膨潤土的造漿率降低,以及鉆井液的濾失量增大;細(xì)菌:淀粉類處理劑發(fā)酵,聚合物處理劑容易降解,細(xì)菌的大量繁殖還會(huì)對油氣層造成損害;氣體的存在則會(huì)加劇鉆具的腐蝕 等。 實(shí)踐證明, 鉆井液性能與配漿水的性質(zhì)密切相關(guān) 。 鉆井液工藝原理電子教案 第二章 第一節(jié) 配漿原材料 三、配漿水和油 水是配制各種鉆井液都不可缺少的基本組分 。 ( 2) 如:用重晶石( ρB=)把 200 m3鉆井液由密度 ρ1=重到 ρ2=,并且每 100kg重晶石需同時(shí)加入 9L水以防止鉆井液過度增稠,試求: ⑴若最終體積無限制,需加入重晶石多少噸? ⑵若最終體積為 200 m3,需加入重晶石多少噸,放掉鉆井液多少方? 最終體積無限制,需加入重晶石 。與此同時(shí),鉆井液在 加重前、后的質(zhì)量關(guān)系 其中: ρ l和 ρ 2分別為加重前、后的鉆井液密度。 BBB mVVVV????? 112BmVV ?? 1122 ??? ?? ?2112???????BBVV2.加重材料用量的計(jì)算 以重晶石為例,對于某一給定的鉆井液體系,確定加重材料用量的方法。由于該加重劑的成本高、貨源少, 一般僅限于在地層孔隙壓力極高的特殊情況下使用 。 (4)方鉛礦粉 (Galena) 方鉛礦粉是一種主要成分為 PbS的天然礦石粉末,一般呈黑褐色。但另一方面,對鉆具、鉆頭和泥漿泵的磨損也較為嚴(yán)重 。此外,由于鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性,因此 可應(yīng)用于需進(jìn)行酸化的產(chǎn)層 。均為棕色或黑褐色粉末。但由于其密度較低,一般只能用于 配制密度不超過 1. 68 g/cm3 的鉆井液和完井液。 (2)石灰石粉 (Limestone) 石灰石粉的主要成分為 CaCO3,密度為 ~ g/cm3。按照 API標(biāo)準(zhǔn),其密度應(yīng)達(dá)到 ,粉末細(xì)度要求通過 200目篩網(wǎng)時(shí)的篩余量 %。加重材料應(yīng)具備的條件是自身的密度大,磨損性小,易粉碎 ;并且應(yīng) 屬于惰性物質(zhì),既不溶于鉆井液,也不與鉆井液中的其它組分發(fā)生相互作用 。 二、加重材料 1.常用的鉆井液加重材料 加重材料又稱加重劑,由不溶于水的惰性物質(zhì)經(jīng)研磨加工制備而成。 有機(jī)土是由膨潤土經(jīng)季銨鹽類陽離子表面活性劑處理而制成的親油膨潤土 。此外,海泡石還具有一定的酸溶性 (在酸中可溶解 60%左右 ),因此,在保護(hù)油氣層的鉆井液中,還可用做酸溶性暫堵劑。因此,必須配合使用降濾失劑。 海泡石、凹凸棒石和坡縷縞石 是較典型的抗鹽、耐高溫的粘土礦物,主要用于 配制鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液 。 將膨潤土先在淡水中預(yù)水化,然后再加入鹽水中,可以提高其在鹽水中的造漿率 。目前我國將配制鉆井液所用的膨潤土分為三個(gè)等級:一級為符合 API標(biāo)準(zhǔn)的鈉膨潤土;二級為改性土,經(jīng)過改性符合 OCMA標(biāo)準(zhǔn)要求;三級為較次的配漿土,僅用于性能要求不高的鉆井液。s的鉆井液 16m3。s的鉆井液的體積數(shù),m3。有的文獻(xiàn)將膨潤土定義為具有蒙脫石的物理化學(xué)性質(zhì),含蒙脫石不少于 85%的粘土礦物。本章將以上兩種分類方法結(jié)合起來,除介紹常用的配漿原材料和無機(jī)處理劑外,重點(diǎn)介紹幾類重要的有機(jī)處理劑,即降粘劑、降濾失劑、頁巖抑制劑、絮凝劑和堵漏劑等。有時(shí),一種處理劑在鉆井液中同時(shí)具有幾種作用。我國鉆井液標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)根據(jù)國際上的分類法,并結(jié)合我國的具體情況,將鉆井液配漿材料和 處理劑共分為以下 16類,即 (1)降濾失劑; (2)增粘劑; (3)乳化劑,使油水乳化產(chǎn)生乳狀液; (4)頁巖抑制劑 ; (5)堵漏劑; (6)降粘劑; (7)緩蝕劑; (8)粘土類; (9)潤滑劑; (10)加重劑; (11)殺菌劑; (12)消泡劑; (13)泡沫劑; (14)絮凝劑; (15)解卡劑; (16)其它類等。按其化學(xué)組分又可分為下列幾類:腐植酸類、纖維素類、木質(zhì)素類、丹寧酸類、瀝青類、淀粉類和聚合物類等。其中無機(jī)處理劑又可分為氯化物、硫酸鹽、堿類、碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和重鉻酸鹽和混合金屬層狀氫氧化物 (即正電膠 )類等。 第一類分類方法是 按其組成分類 。為了使用和研究方便,有必要將它們進(jìn)行分類。處理劑是鉆井液的核心組分,往往很少的加量就會(huì)對鉆井液性能產(chǎn)生極大的影響。近幾年在各種新型聚合物、正電膠和聚合醇等高效處理劑的研究方面,又分別取得了新的進(jìn)展。鉆井液配漿材料 與處理劑 鉆井液工藝原理電子教案 第二章 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 鉆井液工藝原理電子教案 —第六章 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ? 本章要點(diǎn): ? 鉆井液配漿原材料與常見處理劑有哪些; ? 鉆井液加重劑的用量計(jì)算; ? 鉆井液常用處理劑作用機(jī)理 隨著鉆井液體系的不斷更新,配漿原材料和處理劑的品種也在不斷地增加, 處理劑的性能、質(zhì)量和技術(shù)水平實(shí)際上代表了鉆井液工藝技術(shù)的發(fā)展水平 。據(jù)統(tǒng)計(jì), 1972年我國鉆井液材料和處理劑總共只有 21種, 1975年以后開始取得突破性進(jìn)展,到 1983年底增至 76種, 1993年增加到 16類共 260種。 一般來講, 鉆井液配漿原材料是指在配漿中用量較大的基本組分 , 處理劑則是指用于改善和穩(wěn)定鉆井液性能,或?yàn)闈M足鉆井液某種性能需要而加人的化學(xué)添加劑 。 鉆井液原材料和處理劑的種類品種繁多。目前主要有以下兩種分類方法。通常分為鉆井液 原材料、無機(jī)處理劑、有機(jī)處理劑和表面活性劑 四大類。有機(jī)處理劑通常可分為天然產(chǎn)品、天然改性產(chǎn)品和有機(jī)合成化合物。 第二類分類方法是按其在鉆井液中 所起的作用或功能分類 。 這 16類處理劑所起的作用各不相同,但在配制和使用鉆井液時(shí),并不同時(shí)使用這些處理劑,而 僅僅根據(jù)需要使用其中的幾種 。例如,有的降失水劑同時(shí)兼有增粘或降粘作用,絮凝劑同時(shí)兼有增粘劑的作用等。 鉆井液工藝原理電子教案 第二章 第一節(jié) 鉆井液配漿原材料 一、粘土類 膨潤土 是水基鉆井液的重要配漿材料。 評價(jià)膨潤土好壞的標(biāo)準(zhǔn)是造漿率,即每噸膨潤土可以配制粘度為 15mpa一般要求 1 t膨潤土至少能夠配制出粘度為 15mpa鈉膨潤土的造漿率一般較高,而鈣膨潤土則需要通過加入純堿使之轉(zhuǎn)化為鈉膨潤土后方可使用。 由于無機(jī)鹽對膨潤土的水化分散具有一定的抑制作用,因此膨潤土在淡水和鹽水中的造漿率不同,鹽水造漿率一般要低一些。 膨潤土在淡水鉆井液中具有以下作用: (1)增加粘度和切力,提高井眼凈化能力; (2)形成低滲透率的致密泥餅,降低濾失量; (3)對于膠結(jié)不良的地層,可改善井眼的穩(wěn)定性; (4)防止井漏 。用抗鹽粘土配制的鉆井液一般形成的泥 餅質(zhì)量不好,濾失量較大。海泡石有很強(qiáng)的造漿能力,用它配制的鉆井液具有較高的熱穩(wěn)定性。在我國,由于目前這幾種抗鹽粘土的礦源相對較少,因此在鉆井液中的應(yīng)用尚不普遍。有機(jī)土可以在油中分散,形成結(jié)構(gòu),其作用與水基鉆井液中的膨潤土類似。為了對付高壓地層和穩(wěn)定井壁,需將其添加到鉆井液中以提高鉆井液的密度。 鉆井液的常用加重材料有以下幾種: (1)重晶石粉 重晶石粉是一種以 BaSO4為主要成分的天然礦石,經(jīng)過機(jī)械加工后而制成的灰白色粉末狀產(chǎn)品。重晶石粉一般用于加重密度不超過 g/cm3的水基和油基鉆井液,它是目前應(yīng)用最廣泛的一種鉆井液加重劑。易與鹽酸等無機(jī)酸類發(fā)生反應(yīng),生成 CO H2O和可溶性鹽,因而 適于在非酸敏性而又需進(jìn)行酸化作業(yè)的產(chǎn)層中使用,以減輕鉆井液對產(chǎn)層的損害 。 (3)鐵礦粉 (Hematite)和鈦鐵礦粉 (Ilmenite) 前者的主要成分為 Fe2O3,密度 ~ g/cm3;后者的主要成分為TiO2?Fe2O3,密度 ~ g/cm3。因它們的密度均大于重晶石,故 可用于配制密度更高的鉆井液 。 由于這兩種加重材料的硬度約為重晶石的兩倍,因此 耐研磨,在使用中顆粒尺寸保持較好,損耗率較低。在我國,鐵礦粉是用量僅次于重晶石的鉆井液加重材料。由于其密度高達(dá) ~ g/cm3,因而可用于配制超高密度鉆井液,以控制地層出現(xiàn)異常高壓。如我國滇黔桂石油勘探局在官 3井使用方鉛礦,配制出密度為 的超高密度鉆井液 。 加重前、后的體積關(guān)系 可用下式表示: 式中, V V VB:分別表示加重前、加重后的鉆井液體積和重晶石的體積, mB, ρ B為重晶石的質(zhì)量和密度。 由式 (2), mB= ρ 2V2ρ lVl,將其代人式 (1)可得到 V2的計(jì)算 求出 V2后,重晶石用量可由下式求得: mB=(V2V1) ρ B ( 1) 然而有時(shí)因受現(xiàn)場泥漿池容積的限制,加重前必須排掉一部分鉆井液,或者希望在加重之前先排掉一部分不加重鉆井液,這樣就不會(huì)造成加重劑的浪費(fèi),這種情況下,首先根據(jù)加重后可以容納的體積 V2,用下式求出應(yīng)保留的原漿的體積: ? ?? ?1221 ???????BBVV然后仍用式 (1)求出重晶石的用量。最終體積為 200 m3,需加入重晶石 110噸,放掉鉆井液 36方。 在水基鉆井液中,水是分散介質(zhì) ,大多數(shù)處理劑均通過溶解于水而發(fā)揮作用;在 泡沫鉆井液中水也是作為連續(xù)相 ,空氣在起泡劑和穩(wěn)泡劑的作用下分散在水中;在 油包水乳化鉆井液中,水是分散相 ,往往水中又含有一定量的無機(jī)鹽,如氯化鈉和氯化鈣等; 在霧流體中,是作為分散相 ,成小顆粒狀分散于氣中。多數(shù)情況下,為節(jié)約成本,都是就地取材,但是地區(qū)不同水質(zhì)相差很大,水中的各種雜質(zhì)、無機(jī)鹽類、細(xì)菌和氣體等對鉆井液的性能有很大影響。二氧化碳的氣蝕、碳酸腐蝕等。 自然界的水分類 按來源分:地面水和地下水; 按其酸堿性分:酸性水、中性水和堿性水; 按所含無機(jī)鹽的類別分: NaCl型、 CaCl2型、 MgCl2型、Na2SO4型和 NaHCO3型水等。 此外,常將含 Ca2+、 Mg2+較多的水稱為硬水。在油基鉆井液中,常選用柴油和礦物油作為連續(xù)相。在使用過程中,應(yīng)注意油品的粘度不宜過高,否則鉆井液的流變性不易調(diào)控。對于探井,應(yīng)考慮其熒光度對油氣顯示的影響。 第三節(jié) 粘土的水化膨脹作用 鉆井液工藝原理電子教案 第二章 第二節(jié) 鉆井液的酸堿度 增加鉆井液中粘土的分散程度 適當(dāng)控制 Ca2+、 Mg2+等離子的存在狀態(tài) 減輕鉆具腐蝕,鐵的活性比氫強(qiáng),容易與氫離子發(fā)生反應(yīng)造成腐蝕 一些處理劑的要求,在弱堿性狀態(tài)才能充分發(fā)揮作用。 鉆井液的 pH值一般保持在 8~ 10之間,弱堿性,為什么 ? 為什么說能夠適當(dāng)控制 Ca2+、 Mg2+等離子的存在狀態(tài) ? pH值與維持堿性離子之間的關(guān)系,維持堿性的離子包括:氫氧根、碳酸氫根、碳酸根等。 或:滴定每毫升鉆井液濾液 pH為 時(shí),消耗的標(biāo)準(zhǔn)酸的毫升數(shù)?;颍旱味亢辽@井液濾液 pH為,消耗的標(biāo)準(zhǔn)酸的毫升數(shù)。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 第三節(jié) 無機(jī)處理劑 一、常用的無機(jī)處理劑 無機(jī)處理劑屬其它類 1.純堿
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