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C09高温高压泥浆

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第九章 高温高压泥浆 引言 泥浆体系的选择和维护,对一口高温高压井的成功钻进是非常必要的。相对于一口常规井环境,对于泥浆的任何无用环境条件,都可能使泥浆性能发生根本性的改变。随着温度的升高,化学反应加快、变强,任何污染物的作用也会增强。 定义 高温高压井通常认为是指井内温度超过 300F(150C),为了满足井控需要,当量泥浆比重为 16.0ppg(1.92sg)或更高的油井。 然而,从钻井液的观点看,可以这样来认识高温:它就是指常规钻井液添加剂,以某一合适的速率开始进行热降解时的温度。这种降解会引起各组分性能的衰减,使得体系的维护变得困难而昂贵。从自然物质中所提取的许多泥浆化学处理剂,在温度为 250F和275F之间时,都会发生热降解反应。然而,针对高温井所设计的许多泥浆体系,主要包含粘土、lignosulphonate与 ligites,这种体系在 350F的温度下都是稳定的。然而,在 300F以上时,要维护这些泥浆,就显得非常困难,而且成本也很高。 热降解机理 热降解可简单地认为是:将那么多的能量施加于某种化学物质中,以致于它的某部分结构被破坏了,或改变了其存在形式,由于存在某些化学物质,在低温条件下,也可能会发生类似的作用。如氧(从空气中来)可以促进氧化作用,水(存在于泥浆中的)也可促进水解作用。 无论什么原因,或所涉及的特殊化学反应,在高温条件下,最终的结果是:以前稳定的钻井液,现在却变得难于控制。 很不幸的是,在高温井中,泥浆的温度不仅会升高,而且应力也有变化。在钻井液中,常常还存在象硫化氢和二氧化碳这样的酸性气体化学污染物。高比重、深井眼是高温井所具有的部分特征。长时间的起下钻,使井眼长时间静止,充满泥浆的固相也暴露于污染物中,并且,大量的高温泥浆处于条件差、充满应力的环境中。 搬土浆体系 高温使般土悬浮物发生分散絮凝作用,随着温度和应力的升高,蒙脱石(商用般土的主要成份)的水化也会增强,并且,有更多的粘土小块从它们的聚积束中分离出来。在悬浮液中,将有更多的颗粒存在,并使悬浮液的粘度升高。聚积束的分离物可提供更多新表面供氢氧根离子吸附,从而间接造成 PH值的降低。在悬浮液中,由于表面积增加与 PH值减小的共同作用,使得絮凝作用增强。在井底条件下,这就需要向泥浆中加碱和悬浮剂。如果悬浮剂不够,或者其本身就存在热降解,则会发生严重的絮凝或胶凝作用。在起下钻和重新建立泥浆循环时,经常会形成这种条件。 图表...

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