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，提出一些相應的處理措施。

關鍵詞：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生分解或者氧化還原反應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，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部進行擴散，鉆具的裂縫以及孔隙中的氫原子就會結合成氫分子，其體積不斷膨脹，鋼材的內部氣壓過高，導致強度低的鋼材產生氫泡或是脫層的現象，而強度高的鋼材其韌性就會降低，易于斷裂。當陽極發生反應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力腐蝕的表現，一旦鉆具的斷裂應力低于正常值，就會發生鉆具的斷裂事故。

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，導致鉆井液處理劑喪失其作用，鉆井液不再具有膠體性質，鈣離子還會加劇鉆井液的絮凝狀態。

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，應在分析污染狀況的基礎上，從化學理論的角度出發，采取一些經濟有效的處理措施。

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以及高溫降解時都能夠產生硫化氫，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，也會生成硫化氫。由此可知，在選擇鉆井液的處理劑時應盡可能的選擇抗溫性能較好的處理劑，另外，還應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。而對于已經污染的鉆井液，首先應提高鉆井液的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，使鉆井液的性質得到恢復。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構，使鉆井液恢復正常的絮凝狀態，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。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，實現鉆井液性能的正常發揮的雙重作用。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。在實際應用中，應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，將其及時的轉化成聚磺鈣的處理體系，同離子會促使可逆反應的向右進行，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生水化膨脹的現象，進而減緩對設備的腐蝕，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。如果是鈣性鹽水，則應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。如果在起下鉆后出現大量的鹽水，首先應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，對于鉆井液中已經發生的污染問題，應在對污染原因進行充分分析的前提下，制定出既經濟又切實有效的處理措施。

參考文獻

[1]楊莉，姚建華，羅平亞.鉆井液常見污染問題及處理方法探討[J].鉆井液與完井液，2012（2）：88-89.

[2]王中華.國內鉆井液及處理劑發展評述[J].中外能源，2013（10）：22-23.