加入Nacl後分散鑽井液效能的變化

2022-10-10 11:48:03 字數 1038 閱讀 3499

鹽侵和鹽水侵

當鑽遇岩鹽層時,由於井壁附近岩鹽的溶解使鑽井液中nacl濃度迅速增大,從而發生鹽侵;鑽達鹽水層時,若鑽井液的靜液壓力不足以壓住高壓鹽水流,鹽水便會進入鑽井液發生鹽水侵。由於分散鑽井液的礦化度一般很低,不可能有足夠的抗鹽能力,因此在其受到鹽侵或鹽水侵之後,鑽井液的流變和濾失效能將發生如圖6-2所示的規律性變化。

鑽井液中的粘土礦物由於晶格取代其顆粒表面帶有負電荷,吸附陽離子形成擴散雙電層。隨著進入鑽井液的na+濃度不斷增大,必然會增加粘土顆粒擴散雙電層中陽離子的數目,從而壓縮雙電層,使擴散層厚度減小,顆粒表面的電位下降。在這種情況下,粘土顆粒間的靜電斥力減小,水化膜變薄,顆粒的分散度降低,顆粒之間端-面和端-端連線的趨勢增強。

由於絮凝結構的產生,導致鑽井液的粘度、切力(圖中為初切)和濾失量均逐漸上公升。當na+濃度增大到一定程度之後,壓縮雙電層的現象更為嚴重,粘土顆粒的水化膜變得更薄,致使粘土顆粒發生面-面聚結,分散度明顯降低,因而鑽井液的粘度和切力在分別達到其最大值後又轉為下降,濾失量則繼續上公升。此時如不及時處理,鑽井液的穩定性將完全喪失。

從圖6-2可見,當nacl濃度在3%左右時,分散鑽井液的粘度和切力分別達到最大值。但需注意,該分數值以及最大值的大小都不是固定不變的,而是依所選用配漿土的性質和用量而異。

鹽侵的另一表現是隨含鹽量增加,鑽井液的ph值逐漸降低,其原因顯然是由於na+將粘土中的h+及其它酸性離子不斷交換出去所致。

當鑽井液受到鹽侵或鹽水侵之後,欲採取化學方法除去鑽井液中的na+是十分困難的,因此目前常用的處理方法是及時補充抗鹽性強的各種處理劑,將分散鑽井液轉化為鹽水鑽井液。例如,降濾失劑cmc的分子鏈中含有許多羧鈉基(一coona)。這是一種強水化基團,並且電離後生成的羧基(一c00-)帶有負電荷,因而可以使被na+壓縮雙電層所降低的c電位得到補償。

因此,cmc的加入可有效地阻止粘土顆粒間相互聚並的趨勢,有助於保持鑽井液的聚結穩定性,使其在鹽侵後仍然具有較小的濾失量。除cmc外,聚陰離子纖維素、磺化酚醛樹脂和改性澱粉等也是常用的抗鹽降濾失劑,鐵鉻鹽(fcls)等是常用的抗鹽稀釋劑。海泡石和凹凸棒石等抗鹽粘土是用於配製鹽水鑽井液以及對付鹽侵、鹽水侵的優質材料,但由於我國受礦源的限制,至今未廣泛使用。

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