鉆井液常見污染問題分析及處理措施

鄒強

摘? 要：在進行鉆井施工的時候，鉆井液作為必須使用的多功能循環(huán)流體，由于施工環(huán)境的復雜性，很容易受到各種污染和破壞，例如硫化氫 、石膏、二氧化碳、鹽水等，如果不對這些常見的污染進行有效處理，就很容易造成鉆井液的功能下降從而大大影響鉆井施工的順利開展，因此，做好對鉆井液常見污染問題的分析和處理是至關重要的。

關鍵詞：鉆井液? 污染? 問題分析

中圖分類號：TE254 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0050-02

我國的鉆井施工操作較為復雜，涵蓋了較多的環(huán)節(jié)，因此，為了確保鉆井施工的順利開展，使用鉆井液是十分重要的。但是，在鉆井施工的現(xiàn)場，會有很多因素造成對鉆井液的污染，如地質層中的鹽膏、酸性流體等物質，會對鉆井液產(chǎn)生侵蝕作用，從而導致鉆井液無法發(fā)揮最佳性能;因此，了解各類常見的污染物質，并且進行針對性分析和處理是十分必要的。

1? 鉆井液的概述及作用

目前，在我國的鉆井施工過程中，鉆進液是必不可少的多功能循環(huán)流體，鉆進液還有另一種稱呼：鉆孔沖洗液。一般情況下，鉆井液的種類較多，可以分為清水、泥漿、乳狀液、泡沫、壓縮空氣等等。而其中，清水是在施工中最早使用的鉆進液，因為清水的成本較低、使用便捷、并且不需要經(jīng)過其他額外技術處理，因此適用性較廣，尤其是適用于巖石層完整且水資源豐富的地區(qū)，所以也是我國最先開始使用的鉆進液。對于泥漿而言，是目前使用率最高的鉆進液，其效果較好，主要是運用在某些土質疏松、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。

在我國的鉆井施工中，必然要使用到鉆進液，其功能及作用如下：（1）對井底的清潔效果較好，鉆井液會帶有巖屑，可以有效防止鉆頭產(chǎn)生重復切削作用，以減少磨損。（2）可以對鉆頭部位進行冷卻和潤滑，以實現(xiàn)有效降低鉆頭溫度的作用，從而有效減少鉆具的磨損程度，延長其使用年限及使用壽命。（3）可以減少對油氣層的污染和破壞，并且防止井壁的倒塌和坍塌。（4）可以實現(xiàn)全面控制地層壓力的效果，避免出現(xiàn)井噴、井漏等現(xiàn)象，同時避免了地層流體對鉆井液的污染和破壞。（5）可以加大傳輸水力功率的效果，提升井下動力鉆的工作效率。（6）鉆井液可以通過噴嘴噴水出高速的射流，對巖石產(chǎn)生輔助破壞效果，提升鉆井施工的效率。

2? 鉆井液常見的污染漏分析

2.1 硫化氫

如果地質層有硫化氫溶液滲入，那么在高溫的情況下，使用鉆井液很容易出現(xiàn)被硫化氫污染和破壞的情況。一般情況下，硫化氫溶液是呈現(xiàn)弱酸性的，這在某個程度上會削弱鉆井液的酸堿數(shù)值，從而使得鉆井液的膠體特質的功能和效果下降，也會給整體的鉆井液帶來較大的不利影響。除此之外，硫化氫還會對各類鉆井過程中使用的各類設施設備造成一定的侵蝕及腐蝕作用，這些硫化氫在水溶液的狀態(tài)下，會發(fā)生電解反應，產(chǎn)生出氫離子、硫氫根等等電離子，其中氫硫酸及硫氫根會造成位于陰極位置的氫原子無法形成氫分子;但是，在這種情況下，鉆井設施設備之間縫隙部位的氫原子會形成氫分子，并隨著其體積的不斷增加，而導致鋼筋板材內部的氣壓持續(xù)攀升，其中某些低強度的鋼筋板材就會開始產(chǎn)生脫落或者氫泡現(xiàn)象，另外，某些高強度的鋼筋板材的柔韌性能也會受到影響，極其容易發(fā)生裂縫、斷裂的問題。

2.2 石膏

石膏的污染破壞力對鉆井液也是較大的，特別是對于某些聚合物鉆井液來說更加明顯，由于其整體抵抗污染物的能力較差，因此，很容易受到石膏的污染和破壞，從而造成鉆井液的酸堿數(shù)值的減少;在石膏中，鈣離子會使鉆井液的稠度不斷增加，并且導致鉆井液黏度切力和濾失量的增加，最終會造成鉆井液性能下降，給鉆井現(xiàn)場施工增加了一定難度。

2.3 二氧化碳

二氧化碳的破壞也是造成鉆井液被污染的重要因素之一，目前，常見的二氧化碳污染主要為以下4類：（1）在進行鉆井液的配漿過程中，操作失誤導致融入量超過標準要求;（2）沒有進行變值的調控，直接在鉆井液里加入了二氧化碳;（3）在高溫的環(huán)境下，某些有機物會直接產(chǎn)生二氧化碳;（4）受到了地質層的流體影響，其部分二氧化碳的融入到了鉆井液中。如果鉆井液受到了二氧化碳的污染，那么會導致鉆井液的濃度不斷增加，其泥巖水化膨脹力的作用也會提升，從而增加了鉆井液的黏度切力;此外，由于二氧化碳的水溶液是呈現(xiàn)弱酸性等，因此，也會產(chǎn)生對鉆井的設施設備或線路的侵蝕、腐蝕作用，從而大大增加了施工的工作量和困難度。

2.4 鹽水

在我國的地質層中，鹽水的含量是較高的，尤其鈣性質鹽水和鈉性質鹽水;而在進行鉆井施工的時候，就會產(chǎn)生各類性質的鹽水，而這些鹽水會造成鉆井液酸堿數(shù)值的減少，增加了鉆井液的粘稠性，并且鹽水還會使鉆井液失去膠體特質的作用，從而不利于鉆井施工的順利開展。

3? 對于鉆井液常見污染問題的有效對策

3.1 對于硫化氫污染的處理辦法

如果溫度環(huán)境過高，那么在進行高溫講解的操作中，鉆井液處理試劑——磺化酚腐植酸鉻（PSC）及褐煤樹脂（SPNH）就會產(chǎn)生硫化氫，并且，磺化酚腐植酸鉻（PSC）里的堿性乙酸鉻（Cr3+）也會與處理試劑發(fā)生一系列的氧化還原反應，產(chǎn)生硫化氫，從而增加了鉆進施工的難度。因此，為了避免出現(xiàn)此類情況，需要在第一步選擇鉆井液的處理試劑時，盡可能選擇整體抗高溫性質的處理試劑，并且盡可能避開氧化反應的處理試劑。其次，如果鉆井液已經(jīng)被污染了，那么可以采取一定的措施進行補救，例如，先提升井液酸堿數(shù)值，然后再加入適量的堿式碳酸鋅（Zn2（OH）2CO3），對于使用劑的含量需要嚴格控制，不可過多或者過少，確保科學性與合理性，從而有效降低硫化氫的含量，以恢復整體的鉆井液性能。

3.2 對于石膏污染的處理辦法

如果鉆井液被石膏污染了，可以增加鉆井液的酸堿數(shù)值，同時分離其絮凝，促使鉆井液還原標準絮凝結構，實現(xiàn)黏土顆粒大小的平均性，從而確保鉆井液中的鈣離子含量維持在一定的標準內，確保鉆井液的整體功能處于良好的狀態(tài)。其次，如果需要預防石膏污染，那么在第一步使用鉆井液的時候，就需要使用抗污染性能佳的聚磺鉆井液，并且在鉆進工作進展到在石膏地質層的時候，提前做好井漿的處理工作，可以確保其高效轉換為聚磺鈣，以降低石膏的溶解性能，從而減少石膏的污染和破壞作用。

3.3 對于二氧化碳污染的處理辦法

為了防止出現(xiàn)二氧化碳污染，提升整體的鉆井液黏度切力是關鍵性措施之一，可以通過增加適量的使用劑量，確保增加鈣離子的整體含量，從而實現(xiàn)對鉆井液黏度切力的增強效果;此外，還需要對泥巖的水化膨脹現(xiàn)象進行全面控制，從而減少二氧化碳對鉆井施工使用的設施設備產(chǎn)生侵蝕、腐蝕作用。

3.4 對于鹽水污染的處理辦法

在對鹽水污染進行處理的時候，可以加入足量的護膠劑，提升鉆井液的膠體性能。其次，如果是鈣性鹽水，需要使用純堿去除多余的鈣離子含量，并且讓鉆井液處于標準絮凝現(xiàn)狀，一般情況下，如果鹽水浸入到了鉆井液中，而鉆井液中的處理試劑容量比較少，那么鈣離子很難處理，就會造成酸堿數(shù)值的降低。反之，如果純堿過多，那么又會增加鉆井溶液中碳酸離子的整體含量，造成鉆井液黏度切力的增加，因此，這個時候，主要使用的對策辦法就是用生石灰進行有效處理。

4? 結語

綜上，在進行鉆井施工的時候，硫化氫、鹽水、二氧化碳、石膏等物質都會對鉆井液造成破壞和污染，因此，為了保障鉆井液的最佳性能，確保鉆井施工的高效開展，需要針對這些污染問題進行分析，以不斷提升鉆井液的抗污染性能，從而促進我國鉆井行業(yè)的高效、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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