甲酸铯特性及钻、完井液技术

（一）物理化学性能
6.抗腐蚀性能
密度 1.7g/cm3 ， 甲酸K/Cs, 160oC, 10,000 ppm Cl 和 0.2 bar O2 Super 13Cr, 3 months Duplex 22Cr, 3 months Duplex 25Cr, 3 months
在 CaBr2 盐水中 在320oF, 0.2 bar O2
甲酸铯用加拿大的铯榴矿生产
1993 –卡博特购买了加拿大的一个富含铯的湖，1996 – Cabot 开采和提纯，1998 – 生产 ~700 bbl/月 甲酸铯盐水
铯馏石 Cs0.7Na0.2Rb0.04Al0.9Si2.1O6· (H20)
• 开采 at Bernic Lake, Manitoba • Processed on site to Cs formate brine • 甲酸铯的生产量 700 bbl/月 • 储量 > 30,000 bbl
成膜封堵保护油气层 甲酸铯特性及钻、完井液技术 钻井液技术
徐同台 卢淑芹
甲酸铯特性及钻、完井液技术
甲酸铯是壳牌公司发明，由卡博特 公司生产、推广及现场应用服务，到目 前为止，甲酸铯钻、完井液已在北海地 区，欧洲大陆，南美，墨西哥湾地区以 及亚太地区等地区30个油田一百七十多 口高温高压井的应用，取得很好效果。
(二)甲酸铯钻、完井液效果
(三)甲酸铯钻、完井液应用实例
三、甲酸铯钻、完井液回收
一、甲酸铯特性
（一）物理化学性能 1.甲酸铯化学性质与分子结构 甲酸铯溶液是一种外观如水状的液 体，最高密度可达2.3g/cm3，在溶液中 的含量大约在82%左右。饱和盐水浓度 时其密度可达到2.367g/cm3。铯原子 量为132.9。铯也是在所有稳定金属中 正电性最强。 甲酸铯分子结构：
Cesium Citrate 柠檬酸铯
Cesium Tungstate 钨酸铯 Cesium Molybdonate 锰酸铯
CsC6H8O7
Cs2WO4 Cs2MO4
2.4
2.9 2.7
>200
> 300 > 300
甲酸铯特性及钻、完井液技术
ห้องสมุดไป่ตู้一、甲酸铯特性
二、甲酸铯钻、完井液
(一)甲酸铯钻、完井液配方
铯盐的种类
Cesium salt 铯盐 Cesium Formate 甲酸铯 Cesium Acetate 醋酸铯 Cesium Carbonate 碳酸铯 Formula 结构式 CsCHO2 CsC2H3O2 CsCO3 Max Density 最大密度(SG) 2.3 2.2 2.2 Temp. limit ? 温度 (oC) >235 * >300 > 300
Super 13Cr, 1 month 22Cr, 2 months 25Cr, 2 months
25Cr, 2 months
（一）物理化学性能
7.热稳定性 甲酸盐与水反应生成碳酸盐和氢气（碳酸氢盐） 是主要分解的方式，脱水为次要方式。分解反 应的速度和机理主要取决于pH值和甲酸的浓 度。试验基本上都是在pH值低于6.5的情况下 进行的。现场使用的预缓冲甲酸盐盐水即使侵 入大量的CO2，pH值也不会如此低。 甲酸盐盐水在长期（典型30～60天，有时超 过一年）暴露在井温高达225oC（437℉）环 境中，其组份或特性基本没有发生变化。
1.甲酸铯化学性质与分子结构
甲酸铯晶体结构的三种轴向平面图
2.结晶温度
2.结晶温度
压力对结晶温度的影响
甲酸铯和甲酸钾与甲酸铯混合液来
说，每增加1000psi的压力，真实结晶
温度会上升1oF。
（一）物理化学性能
3.碱度
甲酸铯盐水显碱性。但在浓度低时需调碱度，有二种方 法： 加入NaOH或KOH方式加入氢氧化物。该方法可以用 来提高未缓冲盐水的pH值，或者提高预缓冲盐水的缓 冲能力。然而，OH-离子不是缓冲剂，如果加到未缓 冲的甲酸盐盐水中，当遇到大量酸性气体时，pH值会 立即大幅度下降。所以，在可能发生储层酸性气侵入 的情况下,不要提倡用氢氧化物来调节pH值。 使用碳酸盐或碳酸氢盐来缓冲甲酸盐盐水。与含二价 钙离子或锌离子的溴酸盐盐水不同的是，甲酸盐盐水 与碳酸盐或碳酸氢盐缓冲剂完全相容。缓冲剂的作用 是阻碍pH值的变化并可以克服大量酸性气体侵入的问 题。
8.电阻率、核特性

核特性 铯是一种结构紧凑、原子序数高的元素， 具有较大的热中子吸附横截面积。所以， 铯含量高的溶液都具有相当高的光电因 子（Pe），低的氢指数（HI），高的热 中子俘获截面积。
（一）物理化学性能
8.电阻率



甲酸盐溶液中含有大量盐，所以具有相当高的 电导率和相当低的电阻率。 甲酸铯盐水电阻率在中等浓度时最低。在高浓 度（以及低浓度）时，电阻率很高。 温度对电阻率的影响相比稀释的影响要大。比 较温度对电阻率的影响，较低温度比较高温度 的影响要大。
8.电阻率
8.电阻率、核特性
（一）物理化学性能
4.甲酸铯盐水活度
•甲酸铯盐水具有低活
度，随密度增加而下降.
•甲酸盐盐水的水活度
随压力增高而下降。水
活度会随温度的升高而 升高，
（一）物理化学性能
5.润滑性能
甲酸铯盐水具有非常好的润滑性甲酸铯盐水的润滑性与油基 钻井液的润滑性一样
Fluid Water-based, 15 ppg Diesel-based, Various Weights Mineral-based, Various Weights Synthetic-based, various weights Cs/K formate-based, 2.05 s.g. Metal-to-Metal 0.264 0.18 0.223 0.181 0.165 Metal-to-Sandstone 0.338 0.223 0.231 0.253 0.198
（一）物理化学性能
7.热稳定性 在高温高压条件下使用碳酸和碳酸氢盐添加剂 作为甲酸盐盐水稳定剂的重要性。发现即使在 极端条件下，加了碳酸盐/碳酸氢盐的甲酸盐 钻井液还能保持良好的化学稳定性。 甲酸盐水在高温高压井中作为常规钻井液使用 已经有11年的历史。井下温度高达到236oC （457 oF)）而压力高达96MPa （14000psi）。此时，甲酸盐大量分解的迹 象很小。