钻井液钙侵及处理
@钻井液污染处理
盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
1
NaCL （g/100ml） 26
污染规律
NaCL↗→PH ↘
NaCL ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（常数）
1%为分界线
1%前，Vf增加小， ↗
1%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
27
盐侵污处理
原则：抗盐、护胶、拆结构、换土。 抗盐、护胶：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC
拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
28
钻井液污染处理
钙侵、盐侵、水泥侵
水基分散型钻井液受污染及其处理 污染物定义:凡进入钻井液中使性能变坏的物质.
可溶性盐 （钙、钠盐、盐水） 污染物类型 钻屑 地层流体 (水、气体)
18
钙污染 钙来源： 石膏层：CaSO4 Ca++ +SO42水泥塞：Ca(OH)2 Ca++ + 2OH
> 2 (E-F)
> 3 (E-E)
3
分散 →絮凝 →聚结 低固相： 1 ＜ 2 ＜
3
高固相： 1 ＜2 ＜
= max
22
钙污染处理
处理原则：除钙、护胶、拆结构。
除钙：加纯碱。
CO3--+Ca++ CaCO3
护胶：加降失水剂（NaC、CMC）拆源自构：加入稀释剂（NaT、FCLS）
23
水泥侵的处理 特点：PH ↘
处理：
加低碱比的护胶混合液
NaC : NaOH : NaT : Na2CO3 : H2O
钻井液的钙侵及其处理11
实验11 钻井液的钙侵及其处理在钻进过程中，地层里的可溶性盐类（如石膏、岩盐、芒硝），各种流体（油、气、水）以及岩石细粒会使钻井液性能发生不符合施工要求，称之为钻井液受侵。
钻进石膏层和水泥塞时都会遇到钻井液受钙侵问题。
一、实验目的1．了解钙侵对钻井液性能的影响。
2．掌握钙侵后钻井液的处理方法。
二、实验原理当钻井液受到石膏或水泥侵时，在钻井液中由于CaSO4（固）===== Ca2++SO42-Ca（OH）2（固）=====Ca2++2OH-按照离子交换吸附的原理，石膏或水泥提供二价钙离子要置换吸附在粘土表面上的一价钠离子，使钠质粘土变为钙质粘土。
钙离子是二价的，它和粘土表面的吸附力量大于一价的钠离子，难于被呈极性的水分子“拉跑”，因而粘土的ζ电势减小，粘土颗粒聚结合并的斥力减小，颗粒变粗，网状结构加强加大，致使钻井液的滤失量、粘度、切力增大。
在处理时，首先加入稀释剂，使粘土颗粒适度絮凝，根据需要再加入适量降失水剂，从而得到满意的性能。
三、实验仪器设备及药品六速旋转粘度计，中压失水仪，密度计，高速搅拌器，电子天平，秒表，1000ml 搪瓷杯，秒表，pH试纸，CaSO4、SMT（或SMC），SMP、钻井液。
四、实验步骤1．此步由实验室人员在实验前完成。
在室温下(即水不加热)或加热条件下，配制比重为 1.05的原浆。
配制好后放置几天至十几天，让其中的粘土充分水化分散，使原浆性能基本稳定下来，临到本实验前加水稀释，冬天可稀释到漏斗粘度约为20～35秒，夏天可更稀，使漏斗粘度约为23～26秒。
稀释时供参考的加水量约为每升钻井液100～300ml。
2．以下各步由学生完成。
取700ml原浆于1000ml钻井液杯中，用密度计、六速旋转粘度计、气压失水仪、钢板尺、PH试纸分别测定密度(ρ)、表观粘度(AV)、静切力（GeL10“/10…）、API滤失量(FL)、泥饼厚度(H)和PH值，记录数据。
测定完性能的钻井液要倒回原1000ml钻井液杯中，泥饼，滤纸弃去。
钻井液处理剂作用机理1
钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。
但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。
为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。
目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。
有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。
按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。
钻井液受污染及性能调节
钻井液受污染及性能调节一、实验目的和要求1.了解钠盐或钙对淡水钻井液性能的影响规律。
2.掌握受污染钻井液性能调节的处理原则和调节方法。
二、实验仪器、药品常规钻井液仪器一套，钻井液杯(1000ml)一个，电动搅拌器一台(公用)，药物天平一台(公用)，秒表、钢板尺各1，量筒(50ml)2个，pH试纸一盒，土粉、食盐、FCLS［２∶1(1/5)］，NaHm,石膏粉。
三、实验原理在钻井过程中，地层岩石里的可溶性盐类(如石膏、岩盐、芒硝)及各种流体、钻屑等进入钻井液，使钻井液性能不能满足正常钻井的需要，称之为钻井液受浸或污染。
我们这里主要讨论的是盐浸或钙浸对淡水钻井液性能的影响。
1.钙浸：钻进石膏层和水泥塞时都会遇到钻井液受钙侵问题。
石膏的化学成分是硫酸钙；水泥凝固产生氢氧化钙。
虽然它们在水里的溶解度不高，但都将提供钙离子。
即CaSO４（固) → Ca＋＋＋SO4＝-Ca(OH)２（固) → Ca＋＋＋2OH-而几百个ppm(百万分之一，如500ppm是指一百万份中有500份)的含钙量就足以使钻井液失去胶体性质。
原因何在?按照离子交换吸附的原理，由石膏或水泥提供的二价钙离子要置换吸附在粘土表面上的一价钠离子，使钠质粘土转变为钙质粘土。
钙离子是二价的，它和粘土表面的吸附力量大于一价的钠离子，难于被呈极性的水分子“拉跑”，即不容易解离，因此，当钠质粘土转变为钙质粘土后ζ电势减小，如图1所示。
图1 钙离子对粘土胶粒ζ电势的影响粘土颗粒ζ电势的变小，使得阻止粘土颗粒聚结合并的斥力减小，聚结一分散平衡即向着有利于聚结的方向变化，这样，钻井液中粘土颗粒变粗，网状结构加强和加大(图2)，致使钻井液的失水量、粘度、切力增大。
图2 平衡朝聚结方向变化，网状结构加强钠质土转变为钙质土后，另一个变化是粘土颗粒的水化程度降低，水化膜变薄。
据《粘土矿物学》(格里姆著)介绍，钙蒙脱石颗粒周围环绕将近四个分子层的吸附水(“非液体”)，钠蒙脱土仅仅三个，然而厚层的疏松的吸附水(“液体的”)在钙蒙脱土里却是很少的，分子力的作用在15的距离里突然中止了，在钠蒙脱土里定向水分子的距离大于100 (约40个水分子层)，如图3所示。
钻井液常见污染问题分析及处理措施
在实施钻井作业过程中，钻井液是必须使用的材料，这种特殊材料的使用可以大大提高钻井工作效率，对促进油气工业发展具有关键作用。
但是，在使用钻井液时，由于其成分的原因，很容易发生污染问题，不仅会对地层原油质量产生不利影响，同时也可能破坏到井下各种设备的使用寿命，因此，有必要采取一定科学措施解决钻井液污染问题。
一、钻井液常见污染问题分析1.硫化氢污染问题。
有些钻井液里含有少量的硫化氢，在使用钻井液过程中受沉积地层高温高压特性的影响下，硫化氢物质会迅速发生化学反应，造成硫化氢污染问题。
另外，在化学反应中还会出现甲硫醇，弱酸等成分。
这些成分的存在会降低钻井液的pH数值，钻井液质量会被严重破坏，不再保持胶体的整体形状。
氢化反应也会影响制造设备，从而加快腐蚀速度，减少设备的使用寿命。
2.石膏污染问题。
使用钻井液时石膏也是一种污染物，会影响钻井液的使用效果，一些大型油田使用的钻井液是不同类型的聚合物材料，这种钻井液在使用过程中抗污染能力差，很容易造成石膏污染问题。
石膏的介入会大大降低石油钻井液的PH值。
此外，一旦钻井液里含有石膏时，就会使钻井液稳定性变差，钻井液粘度增加降低了整体使用性能。
3.二氧化碳污染问题。
钻井液最常见的污染问题一般是二氧化碳污染，因为在钻井液制备过程中，经常会用到大量含有CO32物质的混合物。
其次，在对钻井平台进行直接固体控制中，会从空气直接混入大量二氧化碳气体。
最后钻井液中的一些成分在使用过程中会直接转化为甲烷，甲烷的介入会影响钻井液的pH值，进而导致钻井液被污染。
二、钻井液常见处理措施1.硫化氢处理。
形成硫化氢污染问题的主要原因是部分钻井液里含有一定量的硫化氢物质，为了解决这一问题，工作人员在选择钻井液的过程中，除了重视性能外，还应注意是否有其他污染成分。
如果钻井液发生严重的硫化氢污染，就应立即调整其pH值，在处理合理的情况下可使用适当Zn（OH）2CO3去除氢化物，但需要精确控制Zn2（OH）2CO3的使用量。
钙侵
实验三泥浆钙侵及处理专业班级：石工08-8班姓名：黄伟学号：08021354一、实验目的1.了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律。
2.学会钙侵钻井液性能的调整。
二、实验原理1.钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄。
粘土颗粒之间形成或增强絮凝机构。
从而导致钻井液粘度、切力上升，失水增大。
当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，是年度、切力转而下降，失水继续增大。
钻井液性能参数变化趋势见下图。
2.钙侵钻井液加入适量有机处理剂（稀释剂）后，一是拆散因钙离子作用形成较大、较强的粘土絮凝结构，使钻井液处于适度的絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合而又变得过于大，从而使钻井液性能得到改善。
三、仪器、药品仪器：ZNN-D6粘度计一台.台秤药品：CMC.PT(教师配置)液。
四、实验步骤1.取原浆1000ml高搅5分钟，测其性能。
2.各组按下表加石灰，根据教师要求搅拌10分钟后测其性能。
我们是第1组，做的是生石灰加量为0.05%的一组。
3.根据加石灰后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。
处理剂加量参考下表：注意:丹宁碱液本实验不使用了，改用PT和丹宁碱液效果一样。
丹宁碱液配制：丹宁：烧碱=1：1~1：2（质量比）丹宁碱液浓度=1/10~1/15五、实验数据及处理1.将所得数据及计算结果整理列表。
2给出钻井液粘度、动切力以及失水随石灰加量的变化曲线并简要解释。
六、注意事项1.加量的单位为g/ml,例如0.05%表示每100ml 有0.05g 生石灰。
2.加生石灰后高搅15分钟。
3.加CMC 后高搅10分钟。
4.加PT 后高搅5分钟。
七、实验数据处理1.整理表格 由公式 ).(6002/1s mP φη=计算各组钻井液粘度))(6003002(511.0Pa φφτ-=计算各组动切力，结果见下表： 所得实验数据表2.钻井液性能变化趋势图变化原因分析：τ、ηa的变化原因是钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，压缩其扩散双电层，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构，从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。
钻井液钙浸及处理
钻井液钙浸及处理1、钻井液中钙离子的来源。
钻井液中钙离子的来源有（1）钻遇石膏层和膏质泥岩地层,（2）钻遇盐水浸,（3）钻水泥塞，（4）配浆水是硬水，（5）石灰作为钻井液添加剂等。
在上述情况下钻井液中都会解离出钙离子。
除（5）外，前四种都为钻井液钙离子污染。
石膏和石灰在水中的溶解性能。
石膏和石灰在水中的溶解度都不大。
但只要有少量的溶解，就会对钻井液造成严重的污染。
CaSO 4←→Ca2+ + SO 42- 。
石膏含结晶水不同溶解度也不同，室温下二水石膏为2.08g/L，α-半水石膏为6.20g/L，β-半水石膏为8.15g/L，可溶性无水石膏为6.30g/L，天然无水石膏为2.70g/L。
石膏溶解度受溶液酸碱性，盐含量等影响。
Ca(OH)2←→Ca2+ +2OH- 氢氧化钙溶解度随温度的升高而降低，见下表。
2、钙离子破坏钻井液的性能。
钙离子与钻井液的作用，（1）钙离子与钠蒙脱土的钠离子发生离子交换反应，使钠土转换成钙蒙脱土，钙蒙脱土水化能力很弱，因而使钻井液粘度、切力和滤失量增大，严重时会使钻井液固液分层，流变性和滤失量完全失控；（2）钙离子与含有羧酸根的钻井液处理剂发生作用生成水不溶性羧酸钙，使处理剂失去作用；（3）钙离子与钻井液磺化处理剂中的磺酸根离子生成水溶性很差的磺酸钙，使相当一部分处理剂失去作用。
所谓磺化酚醛树脂抗盐，是相对于聚合物处理剂而言，并不是说钻盐膏层只要把磺化处理剂加足，不处理钙离子就可以了。
用这中处理办法，处理剂加的再多也无法将钻井液处理好。
所谓抗盐钙或曰抗复合盐处理剂都是在其中加了大量的纯碱，并不是处理剂本身抗盐钙。
真正抗钙离子的处理剂国内外还没有研究出来那！3、钻井液钙浸的处理方法。
钻井液钙浸的处理方法有两种，一是在钻达含盐膏和石膏地层前将钻井液转化成钙处理钻井液，二是使用除钙剂将钙离子除去。
根据钙离子的来源，除钙剂常用碳酸钠和碳酸氢钠或酸式焦磷酸钠（Na2H 2P 2O7）。
钻井液水泥钙侵问题分析与处理技术研究
钻井液水泥钙侵问题分析与处理技术研究张正;张统得【摘要】In the operation of casing cementing and hole cement sealing of drilling construction, the cement pollution to drilling fluid is inevitable, which will change the property of the drilling fluid to affect the drilling requirement.According to this problem, by the hydration mechanism of cement and based on the theory of electric double layer produced by clay par-ticle dispersion, the paper analyzed the causes of cement pollution to drilling fluid and put forward a set of effective solution.% 在钻探施工的下套管固井、水泥封孔等作业中，不可避免地会发生水泥对钻井液的污染，使钻井液性能发生改变，不能满足正常钻进工作需要。
针对这一问题，从水泥水化机理出发，结合粘土颗粒扩散双电层理论分析了水泥对钻井液污染的，并针对其钙侵特点提出一套行之有效的解决方案，对以后的水泥固井、水泥封孔施工的钻井液处理和维护有借鉴意义。
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】3页(P32-34)【关键词】钻井液;水泥钙侵;处理方法【作者】张正;张统得【作者单位】安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽六安237010;成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】P634.60 引言在钻井过程中，常有来自孔内、孔壁的各种污染物进入钻井液中，使其性能发生破坏性变化，这种现象常称为钻井液受侵。
钻井液污染物及处理
钻井液污染物及处理钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液中，使其性能发生不符合施工要求的变化，这种现象称为钻井液污染。
有的污染物严重影响到钻井液的流变性和滤失性能，有的加剧对钻具的损坏和腐蚀。
当污染严重时，只有及时的对钻井液性能进行调整，或则用化学方法清除它们，才能保证钻进的正常进行，下面对钻井液污染问题进行了详细讨论1.Ca2+/Mg2+的污染淡水粘土型钻井液受Ca2+/Mg2+的污染后粘度和失水增加，Ca2+/Mg2+来源于配浆水、地层水或挥发岩中。
处理方法如下：1.1 从地层或配浆水溶解出来的Ca2+一般用纯碱处理：Ca2+ + Na2CO3 CaCO3↓+ 2Na+(1.0 mg/l Ca2+需0.00265kg/m3的Na2CO3)pH值升高有助于减少钙的溶解。
1.2 硬石膏/石膏的污染(CaSO4/CaSO4. H2O)石膏地层从只有几厘米到几千米厚不等，钻这种地层会引起钻井液絮凝和失水失控等问题，这是因为Ca2+浓度增大所引起的。
如果石膏层不太厚，就用纯碱处理：CaSO4 + Na2CO3 CaCO3↓+ Na2SO4可能需要添加抗高温淀粉或聚阴离子纤维素来控制失水，用铁络盐降粘度，若是巨厚的石膏层，可能要转换成与石膏相容的钻井液体系，这可以通过增加铁络盐、烧碱和降失水剂转换成石膏钻井液体系来达到。
1.3 Mg2+的污染若用海水和高含镁地层水作为配浆水便会遇到Mg2+的污染问题，污染的影响与Ca2+污染相似，Mg2+污染常用烧碱处理，体系中大部分的Mg2+在pH值大于10.5时沉淀下来：Mg2+ + 2NaOH Mg(OH)2↓+ 2Na+（1.0mg/lMg2+需0.00331kg/m3的NaOH)应用举例：6月份我公司马厂区块马19-19井水源井化学水分析结果： Ca2+7.62mg/l、Mg2+ 1118.49mg/l和Cl- 4290mg/l，其它SO42-、HCO3-和CO3-为零。
钻井液污染物及处理
钻井液污染物及处理Ca2+/Mg2+的污染淡水粘土型泥浆受Ca2+/Mg2+的污染后粘度和失水增加，Ca2+/Mg2+来源于配浆水层水1. 硬石膏/石膏的污染(CaSO4/CaSO4. H2O) 石膏地层从只有几英寸到几千英尺厚不等，钻这种地层会引起泥浆絮凝和失水失控等问题，这是因为Ca2+浓度增大所引起的。
如果石膏层不太厚，就用纯碱处理：CaSO4 + Na2CO3 CaCO3↓+ Na2SO4 可能需要添加抗高温淀粉或聚阴离子纤维素来控制失水，用铁络盐降粘度，若是巨厚的石膏层，可能要转换成与石膏相容的泥浆体系，这可以通过增加铁络盐、烧碱和降失水剂转换成石膏泥浆体系来达到。
1. Mg2+的污染若用海水作为配浆水便会遇到Mg2+的污染问题，污染的影响与Ca2+污染相似，Mg2+污染常用烧碱处理，体系中大部分的Mg2+在pH值大于10.5时沉淀下来：Mg2+ + 2NaOH Mg(OH)2↓+ 2Na+ (1. 0mg/lMg2+需0.00116 lb/bbl的NaOH)水泥/石灰的污染当固井作业或钻开水泥塞时便造成水泥污染，污染的严重性与污染时泥浆状态和水泥状态有关，泥浆状态包括固相含量、抗絮凝剂的浓度等，水泥状态指水泥的胶结程度，胶结差的水泥(有时叫绿水泥)比胶结好的水泥造成更严重的污染，水泥由几种复杂的钙化合物组成，这些化合物与水反应都会生成Ca(OH)2，100当量的水泥会生成79当量的Ca(OH)2，石灰会使淡水粘土型泥浆絮凝，引起粘度和失水的上升，处理Ca(OH)2的污染涉及到降低pH值和控制Ca2+的浓度。
1. 处理方法可用下述一种或几种方法结合来处理水泥污染： a. 废弃如果污染严重，处理不实际时，把污染最严重的那部分泥浆废弃不要或按石灰泥浆来处理。
b. 小苏打(NaHCO3)处理：小苏打与Ca2+反应生成不溶的CaCO3，由于在钻水泥时pH值较高，Ca2+的浓度一般不超过200～400mg/l：Ca(OH)2 + NaHCO3 CaCO3↓+ NaOH + H2O(1.0mg/lCa2+需0.00074 lb/bbl的NaHCO3) 这反应只中和了一半的OH- ，另一半转变为NaOH，这会导致PH值升高，可通过有机酸(铁络盐或腐植酸)与小苏打一起加入来解决。
钻井液钙侵及处理
钻井液钙侵及处理一.实验目的1. 了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律。
2. 学会钙侵钻井液性能的调整二. 实验原理1. 钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。
从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。
当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。
钻井液性能参数变化趋势见下图。
2. 钙侵钻井液加入适量有机处理剂（稀释剂）后，一是拆散因钙离子作用形成较大较强的粘土絮凝结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合而又变得过大，从而使钻井液性能得到改善。
三．仪器、药品仪器：ZNN-D6粘度计一台；电子天平一台。
药品：CMC、降粘剂。
四．实验步骤1．取原浆500ml高搅5分钟，测其性能。
2．各组按下表加生石灰，高速搅拌10分钟后测全套性能。
3．根据加生石灰后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。
处理剂加量参考下表：五．实验数据及处理1．将所得数据及计算结果整理列表。
答：经实验，可得表1，表2如下：取表2中的第一组数据进行分析，即φ600=15格，φ300=13格，滤失量β=36.0ml 所以，由η=0.5φ600；τ0=0.511（2φ300—φ600），得，η=0.5×15=7.5 mPa·s ；τ0=0.511×（2×13—15）=5.621 Pa表1表22．给出钻井液表观粘度、动切力以及失水随生石灰加量的变化曲线并简要解释。
答：由表2 ，可得图1，图2，图3 如下图1 钻井液表观粘度随石灰加量的变化曲线图图2 钻井液动切力随石灰加量的变化曲线图图3 钻井液失水量随石灰加量的变化曲线图随着CaO加量的增加，原来的钠质土变为钙质土，其电位下降，水化膜变薄，粘土颗粒间形成絮凝结构。
从而导致钻井液粘度、切力上升。
钻井液常见污染问题分析及处理措施
钻井液常见污染问题分析及处理措施摘要：在使用钻井液的过程中，不可避免的会出现大量的污染问题，针对这些污染问题，本次研究首先根据污染源的来源，对污染问题进行深入研究，在此基础上，根据目前的技术进展，对污染问题的处理措施进行探讨，为钻井液的使用以及环境保护奠定基础。
研究表明：在使用钻井液的过程中，常见的污染问题可以分为四种类型，分别是硫化氢污染、石膏污染、二氧化碳污染以及盐水污染，油田单位需要采取有效的处理措施，对这些污染源分别进行处理，进而降低钻井液的污染性，提高环保效果。
关键词：钻井液;污染问题;硫化氢;盐水;处理措施在进行钻井作业的过程中，钻井液是必须用到的物质，该种物质的使用可以使得钻井效率及钻井效果大大提高，对于油气产业的发展具有巨大的推动作用。
但在钻井液的使用中，由于成分原因，易出现污染问题，这些污染问题不但会对地层原油质量产生消极影响，还会使钻井液的使用性能大大降低，同时，还可能会威胁井下设备的使用寿命，因此，十分有必要采取一定的措施解决其污染问题[1]。
1 钻井液常见污染问题分析1.1 硫化氢污染问题部分钻井液中含有一定量的硫化氢物质，在钻井液使用的过程中，受到地层中高温高压特点的影响，这些物质会迅速产生反应，进而引发硫化氢污染问题。
在另一方面，由于硫化氢在反应的过程中会产生弱酸性成分，该成分的存在会使得钻井液的pH值降低，进而对钻井液产生破坏作用，使其不再维持胶状形状，此时，钻井液的使用性能会大大降低[2]。
硫化氢反应也会对井下的金属设备产生影响，进而使其腐蚀速率加快，设备的使用寿命大大降低。
1.2 石膏污染问题在钻井液的使用中，石膏也属于一种污染性物质，部分油田使用的钻井液属于某种类型的聚合物，这种钻井液在使用过程中，具有很差的抗污染问题，因此容易出现石膏污染问题。
石膏的介入，也会使得钻井液的pH值大大降低，同时石膏介入钻井液中后，会使得钻井液产生絮凝问题，进而使得其粘度增大，钻井液的使用性能大大降低。
钙处理钻井液的配制原理及特点
一、钙处理钻井液的配制原理及特点Ca2＋改变粘土分散度的作用机理，可以从以下两方面来理解。
，一方面，Ca2＋通过Na＋／Ca2＋交换，将钠土转变为钙土。
钙土水化能力弱，分散度低，故转化后体系分散度明显下降。
转化的程度取决于粘土的阳离子交换容量和滤液中Ca2＋的浓度。
图6-3表示滤液中钙离子的浓度对其在不同类型粘土上吸附量的影响。
由图可见，粘土的阳离子交换容量越高，所吸附Ca2＋的量就越大。
同时，通过控制滤液中Ca2＋的浓度，可以控制钠土转变为钙土的数量，从而控制钻井液中粘土的分散度。
另一方面，Ca2＋本身是一种无机絮凝剂，会压缩粘土颗粒表面的扩散双电层，使水化膜变薄，ζ电位下降，从而引起粘土晶片面-面和端-面聚结，造成粘土颗粒分散度下降。
但是，如果只加入Ca2＋，就相当于细分散钻井液受到钙侵，使其流变和滤失性能均受到破坏。
因此，钙处理钻井液在加入Ca2＋的同时，还必须加入NaT、FCLS和CMC等分散剂。
由于这类分散剂的分子中含有大量的水化基团，当吸附在粘土颗粒表面后，会引起水化膜增厚，(电位增大，从而阻止粘土晶片之间的聚结和分散度降低。
钙处理钻井液的配制原理，就是通过调节Ca2＋和分散剂的相对含量，使钻井液处于适度絮凝的粗分散状态，从而使其性能能够保持相对稳定，并达到满足钻井工艺要求的目的。
图6－4 钻井液不同分布的分散状态示意图图6-4描述了分散钻井液、受到钙侵的分散钻井液和钙处理钻井液在分散状态上的区别及其内在联系。
图中(a)表示一般分散钻井液的细分散状态；(b)表示受钙侵后的絮凝状态；(c)和(d)均表示钙处理钻井液适度絮凝的粗分散状态。
不难看出，使钻井液处于适度絮凝的粗分散状态有两条途径：一是在分散钻井液中同时加入适量的钙盐(或石灰)和分散剂，使图6-4中的(a)变为(d)；二是在受钙侵后处于絮凝状态的钻井液中及时加入分散剂，使图6-4中的(b)变为(c)。
在适度絮凝的粗分散状态中，其絮凝和分散程度也有所区别，正如6-4中的(c)和(d)之间的相互转化，加入分散剂可使颗粒变细，絮凝程度降低；反之加钙盐则使颗粒变粗，絮凝程度提高。
钻井液水泥钙侵问题分析与处理技术研究
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｈ ｏ ｌ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄｒ ｉｌ ｌ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｍｅｎ ｔ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｌｕ ｆ ｉ ｄ ｉ ｓ ｉ ｎｅ ｖ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｗｉ ｌ ｌ ｃ ｈａ ｎｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄｒ ｉｌ ｌ ｉ ｎｇ ｌｕｉ ｆ ｄ ｔ ｏ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎｇ
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钻井液的受侵及处理2
钻井液的受侵及处理钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液，使其性能发生不符合要求的变化，这种现象称为钻井液受侵。
有的污染物严重影响钻井液的流变性和滤失性能，有的污染物能够腐蚀钻具。
最常见的是油、气侵、粘土侵钙侵、盐侵和盐水侵，还有Mg2+，CO2、H2S和O2的污染。
因其中一些已作介绍，下面着重介绍CO2、H2S、O2、盐膏层和高压盐水层的污染及处理。
第一节CO2和O2的污染一、CO2的污染在许多钻遇的地层中含有CO2，某些处理剂分解也会使钻井液含有CO2气体。
是一种酸性气体，当其混入钻井液后会生成HCO3-和CO32-，即CO2+H2O=H++HCO3-=2H++ CO32反应中生成的碳酸使钻井液PH值下降，其酸性比H2S强。
并且也和钻井液中的碱反应，生成碳酸氢钠。
CO2气体流入井内将大大降低或完全抵消钻井液中的碱性。
金属的腐蚀概念：金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
金属腐蚀的本质：M-ne-=Mn+。
金属腐蚀的分类：1、化学腐蚀：金属跟接触到的气体或液体等物质（如O2、Cl2、H2S、SO2等），直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
该过程很缓慢。
2、电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较电化学腐蚀两种情况的比较（以钢铁在潮湿的空气中腐蚀为例）的腐蚀机理为：管材中的铁作为阳极被腐蚀，阳极放出氢气，其化学反应式如下：Fe+ H2CO3→Fe CO3+ H2↑阴极反应：2H++ 2e-→H2随着H+的消耗,弱酸(CO2+H2O)将会继续电离补充。
阳极反应：Fe →Fe2++ 2e-温度：游离二氧化碳的腐蚀受温度影响很大。
升高温度,腐蚀速率增加。
分压：腐蚀速度还随着二氧化碳分压增加而增加。
复配：水中同时含有O2、CO2腐蚀将会加重。
原因：氧的电极电位高,易形成阴极,腐蚀性强;去膜：CO2使溶液呈酸性,破坏保护膜。
复杂情况下钻井液
处理卡钻过程的钻井液
(4)在斜井段套铣作业要加磺化沥青类如FT2000等，降低失水改善泥饼质量，加润滑剂提 高钻井液的润滑性，保证套铣筒在井下的安全、 顺利。
(5)下套铣筒前要将落鱼顶端沉砂携带干净， 套铣速度要控制，速度不宜过快，接单根或起 钻前要多循环。
电测遇阻
(一)主要风险：防止卡电缆、卡钻。 (二)钻井液处理方法及注意事项： 1.油井电测遇阻 (1)一般电测遇阻的原因有： 第一、钻进过程直罗层、富县层和延安层的部份泥页岩井段井壁
钻井液受钙、盐侵（污染）及处理
3.主要风险：钻井液性能变差,易发生粘吸卡钻。 4.钻井液处理方法及注意事项：
(1)根据钻遇盐（盐水）层钻井液受侵（污染） 程度冲烧碱水提PH值。 (2)加cmc、磺化沥青等降失水剂控制失水到设 计范围。
钻井液受二氧化碳、硫化氢侵（污染） 及处理
(一)二氧化碳侵
电测遇阻
(2)第一种原因造成的电测遇阻，表现为直罗层以下钻 井过程中有井塌或钻屑中掉块较多，几次电测遇阻都 在同一井深，处理钻井液、用带钻头钻具通井无遇阻 现象，但较短的井径、连斜测井仪器易遇阻。主要用 通井的方式破坏“台阶”，通井钻具只带一柱钻铤和 大直径的磨鞋或牙轮打捞器，在遇阻井段用快、慢两 种速度上下活动钻具破坏“台阶”。
(3)第二种原因造成的电测遇阻，表现为钻具遇阻或不 明显。可提高粘度、切力或在“大肚子”井段打稠钻 井液塞，也可“干通”。
(4)第三种原因造成的电测遇阻，应处理钻井液将失水 控制到6ml以下，适当提高粘度、切力，钻具下到井 底循环两周钻井液。
电测遇阻
2.天然气井电测遇阻 (1)中部、苏里格地区：电测遇阻主要是“大肚子”井
段未带出的钻屑形成砂桥或井底钻屑未携带干净，造 成电测遇阻。可适当提高粘度，充分循环将井内钻屑 携带干净。若前期井塌严重，可在坍塌段打稠钻井液 塞。 (2)东部地区：延长、双石层井壁不稳定是造成电测遇 阻的主要原因，坍塌层形成的“大肚子”和电测期间 不稳定井壁掉块易形成砂桥，造成电测遇阻。通井处 理钻井液应加入SMP、FT-2000等磺化处理剂降低失 水，提高泥饼的护壁能力，并适当提高粘度、切力， 充分循环，将井内岩屑携带干净。若井塌严重，可在 坍塌段打稠钻井液塞或用钻具干通。
钻井液工艺学简答题(东北石油大学秦皇岛分校)
2.钻井液滤失性能的调整与控制：改善泥饼质量(1)使用膨润土造浆(2)加入适量纯碱、烧碱或有机分散剂，提高粘土颗粒的ξ电位、水化程度和分散度(3)加入CMC或其它聚合物,提高分散度(4)加入一些极细的粒子堵塞泥饼孔隙使泥饼渗透率降低,抗剪切能力增强滤失量大，扩/缩径，井壁坍塌，卡钻，钻杆折断4.正电胶钻井液特点①独特的流变性较低的塑性粘度，较高的动切力，动塑比高；很强的剪切稀释性；具有固液双重特性；②较强的抑制性钻屑回收率高；钻井液粘土容量高；各种膨润土在正电胶钻井液中不易膨胀③较低的负电性6..造成井壁力学不稳定的原因（1）力学因素①钻井液的液柱压力小于地层坍塌压力；②起钻时的抽吸作用使液柱压力降低；③井喷和井漏导致井筒的液柱压力降低；④钻井液密度过低不能控制岩盐层、含盐膏的软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形；⑤钻井液密度过高；（2）物理化学因素①地层中所含粘土矿物不同，水化膨胀程度不同。
②地层中含有石膏，氯化钠等无机盐，会促使地层发生吸水膨胀。
③地层中层理裂隙发育程度。
④温度和压力.时间。
⑤钻井液中所含有机处理剂和可溶性盐类型及含量（3）钻井工程措施(1)井内压力激动过大；(2)井内液柱压力大幅度降低；(3)钻井液对井壁的冲蚀作用；(4)井身质量不好；(5)对井壁过于严重的机械撞击密度过高：将引起钻井液过度增稠、易漏失、钻速下降、对油气层损害加剧和钻井液成本增加密度过低：容易发生井涌甚至井喷，还会造成井塌、井径缩小和携屑能力下降8.钻井液密度调整提高钻井液密度：加入重晶石等加重材料；加入可溶性无机盐降低钻井液密度：用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量；加水稀释，但往往会增加处理剂用量和钻井液费用；混油，但有时会影响地质录井和测井解释；钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
9.盐水钻井液适用地层：盐层、盐膏层或盐膏与泥页岩互层若使用细分散钻井液，危害：会有大量的NaCL和其他无机盐溶解于钻井液中，使钻井液的粘度、切力升高，滤失量剧增。
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中国石油大学（油田化学）实验报告
实验日期：成绩：
班级：石工10-15 学号：姓名：于秀玲教师：
同组者：庄园秘荣冉
实验三钻井液钙侵及处理
一.实验目的
1. 了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律。
2. 学会钙侵钻井液性能的调整
二. 实验原理
1. 钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变
薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。
从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。
当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。
钻井液性能参数变化趋势见下图。
2. 钙侵钻井液加入适量有机处理剂（稀释剂）后，一是拆散因钙离子作
用形成较大较强的粘土絮凝结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合而又变得过大，从而使钻井液性能得到改善。
三．仪器、药品
仪器：ZNN-D6粘度计一台；电子天平一台。
药品：CMC、降粘剂。
四．实验步骤
1．取原浆500ml高搅5分钟，测其性能。
2．各组按下表加生石灰，高速搅拌10分钟后测全套性能。
3．根据加生石灰后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。
处理剂加量参考下表：
五．实验数据及处理
1．将所得数据及计算结果整理列表，如下所示：
表一钻井液钙侵数据记录表
数据的计算与处理：
(1)测得的是在分钟下的滤失量，经理论推证，30分钟下的滤失量是其两倍，
所以：
在基浆+CaO液体组成下滤失量为：×2=15 ml
泥饼的厚度为：2×2=4 mm
表二 钻井液钙侵数据统计表
(2)泥浆剪切应力τ0与粘度计读数φ的对应关系为
)2(511.06003000φφτ-⨯=
以1/2组数据为例，当转数为600时，读数为格，当转数为300格时，
读数为：
Pa 3.4)5.205.142(511.0)2(511.06003000=-⨯⨯=-⨯=φφτ （3）钻井液的表观粘度ηp 与转数的对应关系为：
300600p φφη-=
同样以1/2组的数据为例，当转数为600时，读数为格，当转数为300格时，读数为：
s mPa 614.520.5300600p ⋅=-=-=φφη
根据上面的描述对上面的表格二进行处理得：
表三 钻井液钙侵数据处理表
2．给出钻井液表观粘度、动切力以及失水随生石灰加量的变化曲线并简要
解释。
根据对数据的分析与处理，可以得出表观粘度、动切力以及滤失量随生石灰加量的变化曲线，如下所示:
图1钻井液动切力随石灰加量的变化曲线图
图2 钻井液表观粘度随石灰加量的变化曲线图
图3 钻井液失水量随石灰加量的变化曲线图
图像分析:
由图像可以更加直观、清楚的看出，随着生石灰的加入，使原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。
从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。
当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。
六、实验总结
本次试验，使我巩固了对钻井液性能的测试方法，使我加深了对于钻井液钙侵知识的理解。
认识到钙侵对于油井生产的巨大危害，进一步了解了应对钙侵所采用的方法和试剂。