鉆井液常見污染問題分析及處理措施

王銳霞

摘 要：鉆井液的性能是確保鉆井成功的最基礎(chǔ)條件，然而鉆井液卻較易被硫化氫、二氧化碳等污染，進而影響到其性能的發(fā)揮，鉆井工作也無法正常開展，施工的成本因而大大增加。由此，對鉆井液中常見的污染問題進行分析就顯得極為重要，文章在對鉆井液常見的污染源進行分析的同時，提出一些相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：鉆井液；常見污染問題；處理措施

1 鉆井液中常見的污染源

1.1 硫化氫

地層中硫化氫的侵入以及鉆井液的處理劑在高溫下發(fā)生分解或者氧化還原反應(yīng)都會造成鉆井液的硫化氫污染。硫化氫的水溶液具有弱酸性，這在一定程度上降低了鉆井液的PH值，使鉆井液不再具有膠體性質(zhì)，鉆井液的性能也就遭到了嚴重的破壞。同時硫化氫還會誘使鉆具發(fā)生腐蝕。硫化氫在水溶液情況下容易被電離成H+、HS-等帶電離子，而H2S和HS-會促使陰極的氫原子無法結(jié)合形成氫分子，從而使鉆具上吸附的氫原子不斷地向鉆具內(nèi)部進行擴散，鉆具的裂縫以及孔隙中的氫原子就會結(jié)合成氫分子，其體積不斷膨脹，鋼材的內(nèi)部氣壓過高，導(dǎo)致強度低的鋼材產(chǎn)生氫泡或是脫層的現(xiàn)象，而強度高的鋼材其韌性就會降低，易于斷裂。當(dāng)陽極發(fā)生反應(yīng)并沿著晶粒的邊沿或鉆具的裂縫把金屬變成硫化物時就是硫化物應(yīng)力腐蝕的表現(xiàn)，一旦鉆具的斷裂應(yīng)力低于正常值，就會發(fā)生鉆具的斷裂事故。

1.2 石膏

石膏也是鉆井液中易于形成的污染問題之一，特別對聚合物鉆井液而言，因其抗污染的能力較弱，就更易發(fā)生石膏污染，鉆井液中有石膏侵入也會降低其PH值，大量的鈣離子還會使鉆井液過度絮凝，進而使其黏度切力以及濾失量都會相應(yīng)增加。

1.3 二氧化碳

二氧化碳是鉆井液中較為常見的污染源，鉆井液中二氧化碳的來源主要有：一是在鉆井液的配漿或是其處理過程中CO■■的量加入過多；二是在固控中空氣中的二氧化碳被溶解至鉆井液中；三是一些有機物在高溫下分解出二氧化碳；四是隨著底層流體的侵入，地層中的二氧化碳進入到鉆井液中。二氧化碳在水以及油中具有很好的可溶性，鉆井中二氧化碳的侵入會使得鉆井液HCO■■的濃度增大，泥巖水化膨脹的程度也會加劇，進而提高了鉆井液的黏度切力。另外，二氧化碳的水溶液還就有弱酸性，也會加劇對鉆具以及管線等設(shè)備的腐蝕。

1.4 鹽水

鈣性鹽水以及鈉性鹽水是地層中較為常見的鹽水，鉆井液中侵入鹽水也會使得其PH值降低，導(dǎo)致鉆井液處理劑喪失其作用，鉆井液不再具有膠體性質(zhì)，鈣離子還會加劇鉆井液的絮凝狀態(tài)。

2 鉆井液污染的處理措施

如果只是簡單利用稀釋劑或是膠液進行上述污染的處理，處理效果不但不理想，還會增加處理的成本。因而，應(yīng)在分析污染狀況的基礎(chǔ)上，從化學(xué)理論的角度出發(fā)，采取一些經(jīng)濟有效的處理措施。

2.1 硫化氫的處理措施

鉆井液的處理劑PSC以及SPNH在進行氧化還原反應(yīng)以及高溫降解時都能夠產(chǎn)生硫化氫，這是由于鉆井液處理劑中含有磺甲基（CH2SO-3），而磺甲基在高溫下會分解出硫化氫，另外，PSC中含有Cr3+，其能夠和自身以及鉆井液處理劑中的SO-3進行氧化還原反應(yīng)，也會生成硫化氫。由此可知，在選擇鉆井液的處理劑時應(yīng)盡可能的選擇抗溫性能較好的處理劑，另外，還應(yīng)盡可能的避免同時使用氧化型的處理劑以及還原型的處理劑。而對于已經(jīng)污染的鉆井液，首先應(yīng)提高鉆井液的PH值，然后再加入Zn2（OH）2CO3，這樣就可以將鉆井液中的硫化氫除去，使鉆井液的性質(zhì)得到恢復(fù)。由于實際情況中，鉆井液中的硫化氫多為慢慢侵入且濃度也較低，這就要求對Zn2（OH）2CO3量的準確把握，加入量不夠，會使得鉆井液中的硫化氫難以有效除去，而加入量過多，又會加大鉆井液中OH-的濃度，使鉆井液的黏度切力迅速上升。

2.2 石膏的處理措施

石膏污染主要是造成鉆井液PH值的降低以及鈣離子引起的鉆井液的絮凝，對于這種情況，可向鉆井液中同時加入NaOH以及Na2CO3，氫氧化鈉能夠有效的提高鉆井液的PH值，并拆散鉆井液的絮凝結(jié)構(gòu)，使鉆井液恢復(fù)正常的絮凝狀態(tài)，保持黏土顆粒的大小的適中。碳酸鈉則能很好的清除鉆井液中的鈣離子，使鈣離子的含量處于合適的范圍內(nèi)。氫氧化鈉以及碳酸鈉若能按一定的比例進行配合，就能夠起到即清除鉆井液中的鈣離子，又能使其PH值處于適宜的范圍內(nèi)，實現(xiàn)鉆井液性能的正常發(fā)揮的雙重作用。由于石膏也是逐漸侵入到鉆井液中的，因而也應(yīng)合理的控制氫氧化鈉的加入量，加入量不足無法去除過量的鈣離子，而碳酸鈉加入過量又會增大鉆井液中碳酸離子的濃度，鉆井液的黏度切力也會迅速的上升。在實際應(yīng)用中，應(yīng)盡可能的使用具有較強抗污染能力的聚磺鉆井液，在進入石膏層時，提前處理好井漿，將其及時的轉(zhuǎn)化成聚磺鈣的處理體系，同離子會促使可逆反應(yīng)的向右進行，進而使石膏的溶解度得到降低，減小了石膏的破壞作用，同時還需添加充足的護膠劑，以提高鉆井液對石膏污染的抵抗力。

2.3 二氧化碳的處理措施

CO2-3和HCO-3造成的鉆井液的黏度切力的上升是二氧化碳污染的主要方面，可采用加入CaO的處理方式，這樣不僅能夠清除鉆井液中的HCO-3，還能夠有效的抑制泥巖發(fā)生水化膨脹的現(xiàn)象，進而減緩對設(shè)備的腐蝕，使處理成本得到有效的控制。同樣的由于二氧化碳侵入的緩慢性，處理時也應(yīng)合理的控制CaO的加入量，加入量不足，無法除去鈣離子，加入量過多又會加大鈣離子的濃度，鉆井液的黏度切力也會迅速上升。對于鉆井液的過度絮凝，可以利用純堿進行處理，但也應(yīng)注意對純堿量的控制。由于鈣離子能夠除去鉆井液中的二氧化碳，因此，鉆井液中應(yīng)保持適量的鈣離子，同時還需加入充足的護膠劑，以提高鉆井液對二氧化碳的污染抵抗力。對于聚合物鉆井液，就需經(jīng)常測量鉆井液的堿度，算出CO2-3以及HCO-3的具體含量，并根據(jù)兩者的含量控制生石灰量的添加。

2.4 鹽水的處理措施

處理鹽水污染時，鉆井液PH值的提高也需要采用氫氧化鈉進行處理，同時添加充足的護膠劑，以保證鉆井液的膠體性質(zhì)。如果是鈣性鹽水，則應(yīng)先除去過量的鈣離子，此時可采用純堿進行處理，以保證鉆井液處于正常的絮凝狀態(tài)。如果在起下鉆后出現(xiàn)大量的鹽水，首先應(yīng)將鹽水及時的排放出去，以降低處理污染的難度，如果是在鉆進中鹽水逐漸侵入，處理劑的加入量不足就很難將鈣離子除去，同時也不容易降低其PH值，然而加入純堿過量，又會增加鉆井液的碳酸離子濃度，其黏度切力也會提高，此種情況就適宜采用生石灰進行處理，但也要控制好生石灰的加入量。

3 結(jié)束語

在鉆井過程中，硫化氫、二氧化碳、石膏等這些都會影響到鉆井液的性能，這就要求我們應(yīng)加強對鉆井液的防污染力度，選擇合適的鉆井液處理劑，以提升鉆井液的抗污染能力，同時，對于鉆井液中已經(jīng)發(fā)生的污染問題，應(yīng)在對污染原因進行充分分析的前提下，制定出既經(jīng)濟又切實有效的處理措施。

參考文獻

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