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第二章油田化学

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第一篇 钻井化学第二章钻 井 液 化 学第一节钻井液的功能与组成第二章 钻井液化学指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体;钻井液( 称做 泥浆 (钻井液的定义 :泥浆泵泥浆罐 地面高压管汇立管 水龙带 水龙头方钻杆 钻杆 钻铤钻头 钻柱与井壁形成的环形空间从井口返出,流经固控设备进行处理一、钻井液的循环第一节 钻井液的功能与组成一、钻井液的循环第一节 钻井液的功能与组成二、钻井液的功能第一节 井液的功能与组成三、钻井液的组成分散介质分散相钻井液处理剂降滤失剂增粘剂降粘剂絮凝剂……组成粘土、密度调整材料(悬浮体)油或水(乳状液)气体(泡沫)水、油、气体第二节钻井液密度及其调整第二章 钻井液化学第二节 钻井液密度及其调整一、钻井液密度定义定义:单位体积钻井液的质量(用 ρ表示 )单位: g/ t/搅拌均匀的泥浆注入杯中齐杯口为止,轻轻将盖旋转盖紧,擦去外溢泥浆,然后将杠杆主刀口置于底座的刀垫上,移动游码,使水平泡与中间两根红线相切,游码左侧边线所对刻度,即为该泥浆的密度( ρ/. 12345789井液密度及其调整第二节 钻井液密度及其调整二、为什么要调整钻井液密度( 1)防止喷、塌、漏钻井事故的发生( 2) 钻井液密度 与油气层损害有关( 3) 钻井液密度 影响钻井速度三、怎样调整钻井液密度第二节 钻井液密度及其调整1、调整钻井液密度原则平衡地层压力和地层构造应力2、调整钻井液密度方法( 1)降低钻井液密度降低钻井液固相含量加水稀释( 但有时会增加处理剂的用量和费用 )混油 ( 但会使钻井液成本增加,且影响地质录井 )充气√( 2)提高钻井液密度方法:加入高密度材料加重材料高密度不溶性矿物或矿石粉末高密度的可溶性盐类第二节 钻井液密度及其调整表 1 高密度不溶性矿物或矿石名称 分子式 密度g/溶性 备注重晶石 应用最广泛石灰石 酸溶 需酸化的产层铁矿粉 酸溶 需酸化的产层钛铁矿粉 酸溶 需酸化的产层方铅矿 酸溶 成本高第二节 钻井液密度及其调整水溶性盐 饱和盐水密度 g/0℃) 20℃) 60℃) 10℃) 0℃) 表 2 可溶性盐类加重材料第二节 钻井液密度及其调整可溶性盐类做高密度材料所带来的问题腐蚀问题 盐结晶问题加缓蚀剂 加盐结晶抑制剂√第二节 钻井液密度及其调整第二节 钻井液密度及其调整盐水在高密度时温度降至一定程度析出盐 ,该温度称析盐温度。盐水在低密度时温度降至一定程度析出冰 ,该温度称盐水冰点。随着盐水密度增加,盐水析盐温度陡然上升。第二节 钻井液密度及其调整盐水冰点 :析盐温度 :通过离子交换转变为相应的盐 ,选择性地吸附在刚析出的盐晶表面 ,使盐晶发生畸变 ,不利于盐在其表面继续生长变大。为防止盐从钻井液中析出所加的物质第二节 钻井液密度及其调整盐结晶抑制剂:抑制机理:第二节 钻井液密度及其调整上一内容 下一内容 回主目录 返回设某钻井液加重前密度为 ρ 1 ,体积为 重后密度为 ρ 2 ,体积为 求密度为 ρ 的加重剂用量?加重前后体积关系式: 121加重前后质量关系式: 1122 ( 1)( 2)加重材料用量计算计算2112  ( 12 ( 3)( 4)若泥浆罐有限制,加重前需排放掉部分钻井液,可根据加重后体积 算出应保留的原浆体积后由( 4)计算加重剂用量。例:使用重晶石将 200 1)如最终体积无限制,求重晶石(密度为 用量( 2)如果最终体积 200重晶石的用量1. 加重材料计算使用重晶石将 200最终体积无限制 ,试求重晶石用量。解 :加重后钻井液的体积为 :1(ρ (ρ200 ( (需重晶石的质量为 :m=( ρ=(17871(000有时受现场泥浆体积的限制 ,加重前应排出一部分泥浆 ,这种情况下首先根据加重后可以容纳的体积 用下式计算应保留的原浆体积 (ρ后用下式计算出重晶石用量 :m=( ρ若上题中加重后的泥浆体积为 200试求重晶石用量?2112  83 ))0 031221(2)如果最终体积 200重晶石的用量)(17501) 12 第三节钻井液酸碱性及其控制第二章 钻井液化学井液酸碱性及其控制当 时,表观粘度随 原因是由于当 有更多的 被吸附在粘土晶层的表面,进一步增强表面所带的负电性,从而在剪切作用下使粘土更容易水化分散。一、为什么要控制钻井液酸碱性一般控制在 8弱的碱性环境原因粘土具有适当的分散度可以使有机处理剂充分发挥其效能如丹宁类、褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂等对钻具腐蚀性低可抑制体系中钙、镁盐的溶解第三节 钻井液酸碱性及其控制1、碱性主要来源 : 钻井液中的 碱性表示方法:纸和 度碱度的定义:用 [标准硫酸中和 1准硫酸 的体积 (义为 碱度。第三节 钻井液酸碱性及其控制测定碱度可以确定钻井液体系中悬浮石灰H)2的量(即储备碱度)。碱度的意义:通过碱度可以判断钻井液的碱性来源,从而在调整钻井液酸碱性的同时还能针对性的有效清除体系中的有害离子。第三节 钻井液酸碱性及其控制为了建立统一的标准, 酞的变色点为 进行滴定的过程中,当 酞即由红色变无色。甲基橙的变色点为 基橙由黄色转变为橙红色。第三节 钻井液酸碱性及其控制3、碱度分类 :甲基橙碱度钻井液的甲基橙碱度( 液的甲基橙碱度 (酞碱度 钻井液的酚酞碱度 (液的酚酞碱度 (指示剂不同分第三节 钻井液酸碱性及其控制能使 称做甲基橙碱度( 能使 + H+ → 2 - + H+ → 酞为指示剂,体系滴定变色时( 以下反应已基本进行完全 :而存在于溶液中的 继续用 甲基橙为指示剂,体系滴定变色时( 除了发生上面的化学反应,还发生如下反应:+ H+ → + 井液酸碱性及其控制上一内容 下一内容 回主目录 返回P 233P 2/1井液酸碱性及其控制钻井液要求 : 制 f / 3 (控制 井液中 为有害离子,影响钻井液的流变和降滤失性能,应尽量除去。第三节 钻井液酸碱性及其控制2、 氢氧化钾( 、 烧碱( K+ + 利于井壁稳定第三节 钻井液酸碱性及其控制 + 、 纯碱( → 2 + 钙除镁第三节 钻井液酸碱性及其控制+ + a 2+ + → + → + + → a 2+ + + + + 、 碳酸氢钠( 制钙侵第三节 钻井液酸碱性及其控制第四节钻井液滤失性及其控制第二章 钻井液化学第四节 钻井液滤失性及其控制( 1)钻井液滤失性 : 在压差作用下 ,钻井液中的自由液向地层渗透的现象。一、钻井液滤失性1、相关概念( 2)钻井液 滤失量: 在一定温度、一定压差和一定时间内通过一定过滤面积的滤液体积。第四节 钻井液滤失性及其控制( 3)钻井液造壁性 — 在滤失过程中,随着钻井液中的自由水进入岩层,钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成泥饼的性质。两者的关系:一般的滤失量少造壁性就好2、钻井液滤失类型按是否流动动滤失静滤失按测试条件常规滤失量( 温高压滤失量 (四节 钻井液滤失性及其控制钻井液在循环过程中的滤失。钻井液停止循环时发生的滤失。3、钻井液静 滤失方程12静 滤失方程第四节 钻井液滤失性及其控制式中: f动 滤失方程h—— 滤饼厚度滤失量与渗滤时间的平方根成正比4、滤失量影响因素第四节 钻井液滤失性及其控制( 1) 渗滤时间 f 12( 2)压差 △ 饼的可压缩性f 12( 3)固相含量钻井液固相含量 饼的固相含量 滤失量 越小 。1速低。因此,只能降低泥饼的固相含量。优质粘土配浆 →固相 颗粒细,水化膜厚 →12滤失量与渗透率的平方根成正比第四节 钻井液滤失性及其控制( 5)滤液粘度 μ( 4)泥饼渗透率 f 112( 6)温度温度升高,滤液粘度下降,滤失量增大( 7)渗滤面积 f 125、静滤失量测量24 ± 3 ℃ 、 30实测 50± 3℃ 、 、30井液滤失性及其控制四节 钻井液滤失性及其控制二、钻井液滤失性控制1、控制滤失性意义滤失量过大易造成很大危害( 1)井壁不稳定(水敏性泥页岩跨塌、缩径)( 3)泥饼过厚(如起钻具时提力增加、遇卡、泥包钻头、泥饼卡钻等)( 2)损害油气层2、钻井液降滤失剂分类能降低钻井液滤失量的化学剂天然改性(改性褐煤、改性淀粉、改性纤维素)人工合成(改性树脂、 烯类单体聚合物 )第四节 钻井液滤失性及其控制降滤失剂分类 :降滤失剂:( 1)改性褐煤(又称改性腐殖酸)腐殖酸分子结构第四节 钻井液滤失性及其控制褐煤是一种未成熟的煤,燃烧值比较低, 有效成分是腐殖酸 ,好的褐煤腐殖酸含量可达 70~ 80%。由于分子量较大,一般难溶于水。井液滤失性及其控制第四节 钻井液滤失性及其控制淀粉从谷物或玉米中分离出来,它在 50℃ 以下不溶于水,温度超过 55℃ 以上开始溶胀,直至形成半透明凝胶或胶体溶液。淀粉在淡水、海水和饱和盐水钻井液中均可使用。淀粉的 降滤失机理 一方面是它吸收水分,减少了钻井液中的自由水;另一方面是形成的囊状物可进入泥饼的细缝中,从而堵塞水的通路,进一步降低了泥饼的渗透性。( 2)改性淀粉第四节 钻井液滤失性及其控制加碱能使淀粉迅速而有效地溶胀。(3) 改性纤维素第四节 钻井液滤失性及其控制纤维素是一种天然高分子,不溶于水,以纤维素为原料可以制得一系列钻井液降滤失剂,其中使用最多的是钠羧甲基纤维素(简称 羟乙基纤维素(简称 (4) 改性树脂第四节 钻井液滤失性及其控制以酚醛树脂为主体,经磺化或引入其它官能团而制得。第四节 钻井液滤失性及其控制( 5)烯类单体聚合物第四节 钻井液滤失性及其控制制备这类聚合物的主要原料有丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯磺酸等。常见降滤失剂性能比较:改性褐煤类: 温 180 ℃耐盐耐钙镁性差改性淀粉类: 发酵第四节 钻井液滤失性及其控制纤维素类: 、 稳定性好 、 耐 180高温抗盐性强起泡第四节 钻井液滤失性及其控制烯类单体聚合物: 160℃抗盐能力强加量小第四节 钻井液滤失性及其控制( 2)增粘机理增加钻井液滤液粘度( 1)吸附机理通过氢键吸附到粘土上,增大粘土的负电性和水化膜厚度,提高粘土颗粒间斥力,使钻井液保持一定数量的细颗粒,形成致密泥饼第四节 钻井液滤失性及其控制2、降滤失剂作用机理12( 3)捕集机理( 4)堵塞机理高分子无规线团通过架桥而滞留在孔隙中的现象。无规线团直径 1/3隙直径 无规线团封堵泥饼孔隙入口第四节 钻井液滤失性及其控制第五节钻井液流变性及其调整第二章 钻井液化学第五节 钻井液流变性及其调整是指在外力作用,物质发生流动和变形的特性( 1)携带岩屑,井底和井眼的清洁流变性:与钻井液流变性有关的钻井问题:( 2)悬浮岩屑与加重材料( 3)钻井速度( 4)井眼规则和井下安全钻井液的流态(各流态之间的过渡流)塞流:流体象塞子一样整体流动,流速为常数。层流:流体分层运动。任意流层与相邻流层方向相同,流速不同。紊流:流体内形成无数小漩涡。任一定点的流速,其大小、方向都在进行着不规则的、连续的变化。一、基本概念1、剪切速率 γ :指垂直于流速方向上单位距离上 的流速变化。γ=dv/dx 井液流变性及其调整在钻井过程中,钻井液在各个部位的剪切速率不同:沉砂池处: 10 ~ 20 环形空间: 50~ 250 杆内: 100~ 1000 钻头喷嘴处: 10000 ~ 100000 井液流变性及其调整2、剪切应力 τ :流体单位面积上的内摩擦力。τ = F/A F — 流体的内摩擦力 N A — 相邻流动层接触面积 变性: 钻井液搅拌变稀,静止变稠的性质。钻井液表观粘度随剪切速率增大而降低的特性4、剪切稀释性 :第五节 钻井液流变性及其调整5、牛顿粘度和表观粘度牛顿内摩擦定律 :剪切应力(单 位面积的摩擦力)与速度梯度 γ成正比,其比例系数为 μ。  /符合牛顿内摩擦定律的流体叫牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体。不符合牛顿内摩擦定律的流体叫非牛顿流体。 高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般为非牛顿流体。大多数钻井液为非牛顿流体。对于非牛顿流体: / 剪切应力 τ与对应剪切速率 γ的比值。( 1)牛顿流体  7、流变模式:描述 τ与 γ关系的数学关系式6、流变曲线:描述 τ 与 γ 关系的曲线1、宾汉模式τ = τd + μd :动切力或屈服值, 塑性粘度, 井液流变性及其调整二、流变模式τγτdγτ = τd + μ井液流变性及其调整静切力动切力静止 塞流 塞流 流 紊流( 1)塑性粘度 μ 相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小第五节 钻井液流变性及其调整①物理意义②影响因素A、固相含量多 →固相颗粒数目多 →塑性粘度 μ相分散度大 → 固相表面积大 → 塑性粘度 μC、液相粘度大 → 内摩擦力大 → 塑性粘度 μ 第五节 钻井液流变性及其调整③调整增加 μ 预水化粘土加增粘剂增粘机理极性基团水化,降低自由水与粘土形成网架结构在粘土表面吸附,增加粘土体积分数(提高其流动阻力)第五节 钻井液流变性及其调整降低 μ 井液流变性及其调整使用固控设备使用化学絮凝剂( 2)动切力 τ d① 物理意义:钻井液在层流状态下达到动平衡时形成网架结构的强弱。② 影响因素A、固相含量大 → 结构数目多 → 动切力 τ 相分散度大 → 固相颗粒数量多 → 动切力 τ 入降粘剂 → 动切力 τ d 降低第五节 钻井液流变性及其调整增加 τ 井液流变性及其调整③调整加预水化粘土加高分子聚合物加适量的电解质( 压缩双电层 网架结构)加降粘剂加水稀释消除引起 τ Kγ n ( 0 1     1、漏斗粘度计漏斗容积: 750变参数测量原理:测定一定钻井液( 500从漏斗下端流出所需的时间。2、范氏六速粘度计测量原理 : (1) 剪切速率 γ与转子转速 = 600 300 200 100 6 3γ 1022 511 ) 剪切应力与粘度计读数 θ成正比:τ = 变参数计算( 1) 宾汉模式300600300600 0 06 0 0 33 0 06 0 0 10)(   06 0 0   塑性粘度 μ  6 0 06 0 0  1 0 2 210)(5 1 300600600  )2(5 1 0 03 0 0  )( 0 0 5 1 1 0 2 2 16 0 0 动切力    无特殊说明, μ =1022 n=600) 2 6003600600600   ( 2)幂律模式1212 1 15 1 00300300   K  00100100   33  ( 3)卡森模式2100600 )(42  2600100 )6(24  00、 300、 200、 100、6、 3六种转速下的刻度盘度数分别为 38、 28、 22、 17、求:( 1)钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力。( 2)三组转速下的流性指数和稠度系数。( 3)剪切速率为 650钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力。1、为什么要调整钻井液的流变性( 1) 粘度和切力过大, 影响钻井速度、泥包钻头、岩屑在地面不易除去、钻井液脱气困难等(主要指调整钻井液的粘度和切力)第五节 钻井液流变性及其调整( 2)粘度和切力过小,影响钻井液携屑和井壁稳定等2、调整钻井液粘度和切力的方法根据测量实验结果判断粘度和切力偏高还是偏低偏高 减少体系的固相含量、加降粘剂偏低 增加体系的固相含量、加增粘剂流变性调整剂:调整钻井液粘度和切力的化学物质第五节 钻井液流变性及其调整3、降粘剂钻井液增稠的主要原因( 1) 钻井液体系的无用固相( 2) 粘土粒子联结形成空间网架结构及 高分子与粘土颗粒间形成网状结构 使大量自由水束缚不能自由移动第五节 钻井液流变性及其调整第五节 钻井液流变性及其调整粘土粒子联结形成空间网架结构第五节 钻井液流变性及其调整粘土粒子联结形成空间网架结构被拆开( 1) 改性单宁第五节 钻井液流变性及其调整第五节 钻井液流变性及其调整( 2) 改性木质素磺酸盐第五节 钻井液流变性及其调整铁铬木质素磺酸盐 ( 1)泡沫问题第五节 钻井液流变性及其调整( 2)环境问题(铬)铁、锆、钛木质素磺酸盐铁铬木质素磺酸盐使用问题:研制替代产品通过结构中的羟基与粘土表面的羟基形成氢键吸附在粘土颗粒表面 ,水化基团在水中电离 ,形成扩散双电层 ,提高了粘土颗粒表面负电和水化层厚度 ,拆散粘土颗粒连接所产生的结构 ,降低了钻井液的粘度和切力。第五节 钻井液流变性及其调整上述两种降粘剂作用机理 :(3) 烯类单体低聚物(分子量 2000五节 钻井液流变性及其调整聚合物类降粘剂作用机理 :第五节 钻井液流变性及其调整在聚合物钻井液中 ,低聚物通过竞争吸附使吸附在粘土颗粒表面的聚合物解吸下来,破坏聚合物和粘土颗粒形成的结构通过氢键或阳离子链节吸附在粘土颗粒表面 ,水化基团通过增加粘土颗粒表面负电和水化层厚度 ,拆散粘土颗粒连接所产生的结构4、增粘剂( 1)纤维素第五节 钻井液流变性及其调整(2)正电胶第五节 钻井液流变性及其调整混合金属盐溶液逐步用沉淀剂将金属离子沉淀出来所配得的增粘剂。第五节 钻井液流变性及其调整①分子链中极性基团水化和分子链之间的互相纠缠,对钻井液的水起稠化作用增粘作用机理 :②通过吸附,增加粘土颗粒体积,提高流动阻力③通过桥接,在粘土颗粒间形成结构,产生结构粘度第五节 钻井液流变性及其调整第六节钻井液中的固相及其含量的控制第二章 钻井液化学第六节 钻井液中的固相及其含量的控制一、钻井液固相类型及对钻井的影响有用固相:配浆粘土、加重材料无用固相:钻屑胶体粒子 (颗粒直径< 2μ m) 泥 (2m) 砂 (> 74μ m)1、钻井液固相类型( 2)固相含量高,形成的滤饼厚,容易引起卡钻第六节 钻井液中的固相及其含量的控制2、钻井液中的固相对钻井的影响( 1)固相含量升高,钻速降低( 3)固相含量高,对油气层损害严重第六节 钻井液中的固相及其含量的控制二、固相控制方法1、沉降法2、稀释法3、机械设备法(振动筛、除砂器、除泥器等)4、化学法(使用絮凝剂)固控:在保存适量有用固相的前提下 ,尽 可能 清除无用固相的工艺第六节 钻井液中的固相及其含量的控制三、 絮凝剂1、定义:通过桥连吸附将一些细颗粒聚结在一起的化学物质。2、类型第六节 钻井液中的固相及其含量的控制全絮凝剂:即絮凝有用固相又絮凝无用固相选择性絮凝剂:只絮凝无用固相25第六节 钻井液中的固相及其含量的控制选择性絮凝作用全絮凝作用膨润土(负电) 钻屑(不带电或少量负电)吸附 吸附吸附不吸附井液中的固相及其含量的控制3、絮凝机理:絮凝过程:吸附 → 架桥 → 蜷曲 → 絮凝成团第六节 钻井液中的固相及其含量的控制 1)相对分子质量( 3)浓度 饱和吸附量的一半( 4) 2)水解度分子量> 3³ 106α = 30%仪器主要由 5部分组成:电线接头( 1) 、 加热棒( 2) 、蒸馏器( 3) 、冷凝器( 7)、量筒( 8)等。固相含量测定仪实验四 钻井液中固相含量的测定亚甲基蓝在水溶液中电离出有机阳离子和氯离子 + 3绿蓝色)有机阳离子很容易与膨润土发生离子交换。膨润土 + 膨润土 - + M+(蓝色水不溶物)实验五 钻井液中膨润土含量的测定测量原理7000g*M g(粘土 ) 次滴入 1摇 30秒钟,用玻璃沾一滴液体到滤纸上,观察在染色固体斑点外是否出现绿蓝色圈,若无色圈,继续添加。当发现绿蓝色圈,且旋摇 2分钟后色圈仍不褪色,则达到终点,记录所消耗的亚甲基蓝溶液的毫升数 膨润土的阳离子交换容量等于 7000000润土 + 膨润土 - + M+(蓝色水不溶物)实验五 钻井液中膨润土含量的测定测量原理70*1000g*M g(粘土 ) 0 0/(( 0 0701 0 001.0 钻井液膨润土含量第七节钻井液润滑性及其改善第二章 钻井液化学第七节 钻井液润滑性及其改善钻井液润滑性 : 钻井液能使钻柱与井壁之间的干摩擦变成湿摩擦 ,从而使摩擦产生的阻力减小,钻井液的这种性能称钻井液润滑性。一、钻井液润滑性摩阻系数:一定条件下,相对运动物体所产生的摩擦力与垂直摩擦面作用力的比值。1、概念摩擦系数空气为 水为 油为 井液润滑性及其改善减少钻柱的摩擦阻力,缩短起下钻时间能用较小的动力来转动钻具能防粘卡,防止钻头泥包第七节 钻井液润滑性及其改善2、为什么钻井液要具有良好的润滑性润滑性是钻水平井、大位移井、超深井等复杂井的关键技术( 1) 固相的影响固相含量增高,钻井液润滑性变差( 2) 有机高分子处理剂的影响改善泥饼质量在井壁上形成吸附膜降低摩擦阻力( 3) 润滑剂第七节 钻井液润滑性及其改善3、钻井液润滑性影响因素1、液体类润滑剂类型:矿物油、植物油和表面活性剂等第七节 钻井液润滑性及其改善二、钻井液润滑性改善合理使用润滑剂可以降低摩阻系数改善润滑性第七节 钻井液润滑性及其改善第七节 钻井液润滑性及其改善作用机理:通过在金属、岩石和粘土表面形成吸附膜,减少钻具对井壁和套管的摩擦第七节 钻井液润滑性及其改善形成均匀油膜,润滑效果好亲水亲水2、固体类润滑剂作用机理:多数固体润滑剂类似细小滚珠,将滑动摩擦转化为滚动摩擦,因而可大幅度降低扭矩和阻力类型:塑料小球、石墨、玻璃微珠等第七节 钻井液润滑性及其改善第八节井壁稳定性及其控制第二章 钻井液化学第八节 井壁稳定性及其控制1、 井壁稳定性定义:井壁保持原始状态的能力井壁不稳定现象:井塌:井壁岩石剥落掉块,井径扩大缩井:高压层或易水化膨胀地层,井径缩小2、 井壁稳定性影响因素( 1) 地质因素:地层本身原因引起高压地层压力释放、松散地层的坍塌、高压盐岩层的塑性变形第八节 井壁稳定性及其控制( 2) 钻井工程因素钻井液对井壁的冲刷作用井内激动压力过大钻具对井壁的碰撞井内液柱压力大幅度降低第八节 井壁稳定性及其控制( 3) 物理化学因素非膨胀性粘土:膨胀性粘土:剥落、坍塌泥页岩地层与钻井液接触后导致的不稳定原因水化膨胀、缩径第八节 井壁稳定性及其控制3、 物理化学因素引起:加入页岩抑制剂1、 地质因素引起:适当提高钻井液密度2、 钻井工程因素引起:改进钻井工艺二、井壁不稳定性应付对策第八节 井壁稳定性及其控制又称防塌剂 — 能抑制泥页岩膨胀和分散的化学剂1、盐: 作用机理压缩粘土扩散双电层,降低其负电性K+、 嵌作用三、防塌剂及其防塌机理第八节 井壁稳定性及其控制2、阳离子表面活性剂第八节 井壁稳定性及其控制第八节 井壁稳定性及其控制( 1) 中和粘土的负电荷( 2) 改变粘土表面润湿性 , 由亲水变为亲油作用机理:3、 阳离子聚合物第八节 井壁稳定性及其控制( 1)中和粘土的负电荷( 2)通过吸附桥连在井壁上形成一层保护膜第八节 井壁稳定性及其控制作用机理:4、 非离子型聚合物第八节 井壁稳定性及其控制第八节 井壁稳定性及其控制( 2) 竞争吸附作用 。多元醇在粘土上的吸附能力大于水与粘土的吸附作用,多元醇可优先吸附到粘土矿物表面,阻止水分子进入,同时也可把吸附在粘土上的水分子挤走( 1) 浊点效应 。当低于一定温度时是水溶性的,但高于此温度时从水中析出形成乳状液(封堵)第八节 井壁稳定性及其控制作用机理:( 1)类型:氧化沥青、改性沥青粉、磺化沥青(水溶)、乳化沥青( 2)机理:封堵微裂缝,涂敷在井壁上形成疏水油膜,减少水进入泥页岩地层。第八节 井壁稳定性及其控制5、沥青类四、抑制剂评价方法1、页岩膨胀实验(膨胀量测试)2、页岩滚动分散实验 (滚动回收率 )将 10压至4随着时间的延续,试样发生缓慢的吸水膨胀,测试膨胀量(高度)取研究区域粒径 20g,装入盛有 350动瓶放入滚子炉在一定温度下热滚 16小时后, 40目筛回收, 105℃ 烘干,冷却 24算页岩滚动分散回收率。第九节卡 钻 与 解 卡第二章 钻井液化学第九节 卡钻与解卡一、卡钻钻具被卡住而不能正常运转的现象压差卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、砂桥卡钻等砂桥卡钻:泥浆中的细碎砂粒搭成砂桥 /井壁泥饼和岩屑形成砂桥 。压差卡钻:钻井液液柱压力大于地层孔隙压力。第九节 卡钻与解卡二、压差卡钻(泥饼粘附卡钻)在钻井液压力与地层孔隙压力之差的作用下,静止钻具紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻1、定义第九节 卡钻与解卡2、压差卡钻原因静止钻具与泥饼接触后其摩擦力大于钻机的最大提升力第九节 卡钻与解卡粘附卡钻断面位置(  力 =粘附面积 ³ 粘附压差 ³ 摩阻系数实例:某井在 1000米深处卡钻 ,钻杆尺寸为114包角 90° ,泥饼粘附长度 15m,钻井液比重 层 孔 隙 水 的 压 力 10010,泥饼摩擦系数 解卡所需力为 67吨第九节 卡钻与解卡三、解卡1、使用解卡剂浸泡 降低摩擦系数2、降低钻井液密度 降低压差第九节 卡钻与解卡√液体润滑剂稠化沥青表面活性剂解卡剂(  降低 ρm, 井液化学井漏的原因钻井过程中,井内钻井液液柱压力大于地层破裂压力便会发生井漏。引起井漏的因素主要有两方面:一是井下地层破裂压力异常低,岩层孔隙度大、渗透性好,或有裂缝、溶洞等;另一方面是由于钻井工艺措施不当,如钻井液密度过大、压力过高,或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。井漏会造成钻井液池面下降,返出的钻井液量减小,严重的井漏则会使钻井液失去循环,只进不出,进而会导致井壁坍塌或井喷。井漏的现象 :一、漏失定义及类型1、定义:钻井过程中,钻井液大量流入地层的现象2、类型:(1)渗透性漏失:砂岩或砾岩地层,漏失速率 井液液面缓慢下降。第十节 钻井液中的漏失与地层的堵漏(2)裂缝性漏失:裂缝性灰岩和砂岩地层
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本文标题:第二章油田化学
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