Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 54

 

 

 

 

Метод В (использование извести и гипса для постоянного рН) 

На  графике  1.  провести  от  вертикальной  оси  от  значения  Рf  горизонтально  до 

пересечения с линией рН. От этой точки - вниз до пересечения с горизонтальной осью, где 
определяется  концентрация  карбоната  в  ммолях/л.  Продолжить  линию  вниз  до 

 

 

определения  требуемого  количества  гипса  в  ф/бар  для  осаждения  карбонатов.  График  II 
показывает  концентрацию  и обработку  бикарбонатов  и  используется  идентичным путём. 
Нижняя  шкала  отражает  количество  извести  при  постоянном  рН.  Требуемые  для 
обработки  добавки  затем  складываются  и  корректируются  для  содержания  твердых  
частиц в растворе. 

Пример: 

рН = 10,7;  Р

f

= 1,7; W

f

= 0,80 

Из графика 1: СО


3

 

                       =33,5 ммоль/л 

                         требуемый гипс 

= 0,8 ф/бар 

Из графика II: НСО


3

                          = 3,3 ммоль/л 

                         требуемый гипс 

 = 0, 1. ф/бар 

                                  -??-  известь                  = 0,0 ф/бар. 

Общая обработка = (0,0 фубар)(0,80) = 0,0 фунт/барр извести 

и (0,8 ф/барр + 0,1 ф/бар)(0,80) = 0,72 ф/барр гипса. 

Количество извести или извести и гипса, определенные из графиков, умножается на 

водную фракцию для установления требуемой обработки. 

При  использовании  метода  Р

1

-Р

2

    определения  карбонатов  применяется  ЕРМ 

(эквивалентные  части  на  миллион),  для  преобразования  в  ммоль/л  ЕРМ  делится  на 
валентность. Например, 80 ЕРМ карбоната = 40 ммолям/л карбоната, т.к. его валентность 
2, а 20 ЕРМ бикарбоната то же, что 20 ммоль/л, т.к. валентность НСО


3

 =1. 

 

Солевые примеси 

В  процессе  бурения  встречаются  три  типа  природных  солей:  галит  (NaСI),    силвит 

(КСI)  и  карналит  (КМgCI

3

·6  H

2

O).  Соли  перечислены  по  увеличивающейся 

растворимости.  К  другим  типам  относятся  хлористый  магний  (МgСI

2

)  и  хлористый 

кальций  (СаСI

2

).    Эти  два  типа  солей  не  встречаются  в  кристаллической  форме  из-за 

своей  чрезмерной  растворимости,  но  могут  быть  вместе  или  с  другими  растворимыми 
солями в связанной воде. 

Поток соленой воды действует более негативно на реологические свойства, чем при 

разбуривании  соляной  породы,  т.к.  соли  уже  растворены  и  взаимодействуют  с  глинами 
быстрее. В этом случае нужно повысить плотность раствора для регулирования потока по 
улучшения свойств раствора. 

Механизм  засорения  солями  основан  на  реакциях  катионного  обмена  с  глинами, 

воздействии  массы  превалирующим  катионом  и  иногда  рН.  Растворенные  соли  не 
оказывают 

никакого 

воздействия 

или 

незначительное 

на 

системы 

чистой 

минерализованной  воды,  растворы  на  нефтяной  основе  и  некоторые  полимеры.  Влияние 
на  циркуляционную  систему  с  бентонитовой  основой  одинаково  вне  зависимости  от 
источника соли: из добавляемой воды, морской воды, каменной соли или потока солёной 
воды.  Начальный  эффект  выражается  в  высокой  вязкости,  высоком  предельном 
статическом  напряжении  сдвига,  высокой водоотдаче  и  увеличении  содержания  хлорида 
при  небольшом  увеличении  плотности  фильтрата  бурового  раствора.  Соленая  основа 
обменивается  с  глинами  для  вымывания  иона  кальция  из  глинистых  частиц,  увеличивая 
плотность. Обнаружение увеличения хлорида не всегда проясняет ситуацию, т.к. анализом 
не устанавливается какие металлический(е) ион(ы) связаны с хлоридом. 

Для лучшего определения метода обработки примеси в каждом случае соли и/или их 

связанные катионы рассматриваются отдельно. 

 

Галит (NaСI) 

Галит  (обычная  поваренная  соль),  наиболее  часто  разбуриваемая  соль  и  основной 

компонент  соленых  потоков.  Прежде  всего,  в  буровом  растворе  происходит  флокуляция 

 

 

глин,  вызываемая  действием  массы  иона  натрия.  При  наличии  галита  повышается 
вязкость,  предельное  статическое  напряжение  сдвига,  предел  текучести  и  водоотдача. 
Наличие галита подтверждается увеличением хлоридов. Достаточное количество натрия и  
время  обезвоживают  глины.  Таким  образом,  уменьшается  размер  частиц  в  результате 
уменьшения  адсорбированной  воды.  Освободившаяся  вода  повторно  соединяется  с 
дисперсионной  средой  бурового  раствора,  что  может  немного  снизить  пластическую 
вязкость.  Но  частицы  обезвоженной  глины  флокулируют  вызывая  высокий  предел 
текучести, высокое предельное статическое напряжение сдвига и водоотдачу. Фильтрация 
увеличивается прямо пропорционально количеству соли, попадающей в буровой раствор. 

Обработка  раствора  заключается  в  добавлении  дефлокулянта  для  поддержания 

нужных  реологических  свойств  и  разбавлении  пресной  водой.  Химическая  обработка 
должна  продолжаться  до  полной  дефлокуляции  глина.  рН  повышается  дополнением 
каустика. Зависит это от объёма разбуренной соли и наличия достаточного количества её 
для обезвоживания глины в системе. Если рН снижено до менее,  чем 9,5, его повышение 
осуществляется  каустической  содой  для  растворения  дефлокулянтов  с  кислотным 
основанием. 

Чистый  галит  почти  не  влияет  на  рН,  хотя  он  воздействует  на  инструменты 

измерения  рН.  Если  используется  бумага  рН,  точность  её  зависит  от  концентрации 
хлорида  и  указывает  на  низкий  рН  по  мере  увеличения  хлоридов.  Если  галит  чистый, 
снижение  рН  будет  менее,  чем  на  единицу  до  полного  насыщения  раствора.  Но  чистый 
галит  встречается  редко.  Чаше  всего  он  содержит  ангидрит,  который  повышает 
кальциевый  фильтрат.  Поэтому  вместе  с  дефлокулянтами  добавляется  некоторое 
количество каустической соды для регулирования рН. 

Если есть счётчик рН, точность замера повышается. Обычный зонд используемый в 

этом  приборе,  содержит  хлористый  калий  (КСI)  в  растворе,  но  замер  рН  неточен  в 
растворах  с  высоким  содержанием  натрия.  В  растворах  с  высоким  содержанием  солей 
используется специальный компенсирующий зонд. 

Хлористым титрованием устанавливается  степень насыщения растворов NaСI ,т.к. в 

промысловых условиях невозможен количественный замер натрия. Ни натрий, ни хлор не 
выпадают  в  осадок  из  раствора,  поэтому  единственное  средство  -  регулировать 
концентрацию галита, поступающего в буровой раствор. Снизить концентрацию хлорида 
можно разбавлением пресной водой. 

При  разбуривании  массивных  соляных  отложений  или  часто  перемежающихся 

пропластков  буровой  раствор  насыщается  солью  для  предотвращения  вымывания  и 
обвала  в  стволе.  В  любом  случае  необходимо  использовать  агент  контроля  за 
водоотдачей,  если  концентрация  превышает  10000  мг/л.  Этим  агентом  может  быть 
RESINEX



,  POLY-SAL, 

SP-101



, 

MY-LO-JEL 



,  POLYPAC



  и  предварительно 

обезвоженный бентонит, последний рекомендуется в качестве добавки независимо от типа 
соленой  примеси.  Бентонит  должен  быть  обезвожен  и  защищен  дополнительными 
химикатами перед введением в действующую систему. 

 

Силвит (КСI) 

Реагирование  свойств  бурового  раствора  на  силвит  (

КСI

)  и  обработка  раствора 

идентична  предыдущему  агенту-галиту.  Если  в  буровом  растворе  нет  хлоридов  кроме 
полученных  в  результате  разбуривания  силвита,  величина  титрования  хлорида  будет 
точным  замером  концентрации  иона  калия.  Но  это  случается  редко.  Обычно  эти  соли 
залегают  между  пластинами.  Количественное  титрование  для  иона  калия  помогает 
идентифицировать чистый силвит или частичный для геологических целей. 

Важно  знать  тип  разбуриваемой  соли.  Растворимость  силвита  немного  выше,  чем 

галита,  поэтому  из  массивных  силвитовых  разрезов,  разбуриваемых  жидкостью, 
насыщенной  галитом,  происходит  все  же  вымывание  до  некоторой  степени,  хотя  и  не 
столь  серьезное,  как  пресной водой.  Современная  технология  бурового  раствора  не  дает 

 

 

возможности  приготовить  насыщенный  КСI.  раствор  с  нужными  реологическими 
свойствами,  регулированием  водоотдачи  и  характеристикой  суспензии.  Однако,  если 
требуется  и  позволяют  условия  скважины,  можно  использовать  чистый  насыщенный 
раствор 

КСI

 

Карналит (КМgCI

3

6H

2

O) 

Сложная  соль  карналит  встречается  редко  -  в  некоторых  районах  США,  Южной 

Америки,  Европе  и  на  Среднем  Востоке.  Наиболее  значительные  залежи  в  Северной 
Европе, подстилающие  буровую  зону  Северного  моря.  Это  зехштайская  соль,  состоящая 
из  переслаивающегося  галита,  силвита  и  карналита.  Осложнения  бурового  раствора, 
связанные с карналитом, очень серьёзны и состоят в следующем: 

1.  Во  время  растворения  образуются  два  сильных  катиона  (кальция  и  магния), 

вызывающие флокуляцию и обезвоживание глин. Но это ещё не очень большая проблема 
при обработке раствора.   

2. В присутствии ионов гидроксила ( магний из растворенного карналита выпадает в 

осадок  в  виде  гидроокиси  магния  (Мg(OH)

2

  -  полного  желеобразного  вещества-

загустителя при сравнительно низком рН =9,9 гидроксильных ионов в осадке достаточно 
для сильного воздействия на вязкость раствора. Магний оседает только под воздействием 
каустика. Реакция начинается даже при 0,03 ф/барр соды. Поэтому, если можно, лучше не 
употреблять каустическую соду. Кроме этого, повышается вязкость. 

Все буровые растворы доводятся до щелочного состояния для максимальной отдачи 

глин  и  других  химикатов  для  обработки  буровых  растворов,  а  также  для  снижения 
коррозии. 

Кальций 

удаляется 

увеличением 

рН 

и 

обработкой 

обезвоженной 

кальцинированной  содой,  нейтрализующей  кальций  до  СаСО

3

.  Фильтрат  кальция  в 

жидкостях  с  высоким  содержанием  магния  регулируется  только  сернокислым    натрием 
(Na

2

 SO

4

). Химическая реакция следующая: 

 

Реакция не влияет на содержание  калия и магния, но регулирует фильтрат кальция 

до 400 мг/л. Это равновесная растворимость CaSO

4

 или гипса и определяется обратимым 

сегментом уравнения. 

 

Соляные потоки 

Связанная  вода  может  содержать  большой  набор  солей.  Происхождение  их 

непосредственно  связано  с  происхождением  самих  осадконакоплений.  Морские 
отложения  формируются  в  морской  воде,  и  обычно  содержат  соли,  подобные  солям 
морской  воды.  Но  при  вытеснении  воды  во  время  процесса  сжатия  концентрация  солей 
повышается. 

Растворимость  большинства  обычных  солей  прямо  пропорциональна  температуре. 

Увеличение её в соляном растворе повысит растворимость солей в этом растворе. Раствор, 
насыщенный  определенной  солью  при  поверхностной  температуре,  удерживает  больше 
соли  в  растворе  при  повышенной  температуре.  Кроме  того,  другие  химические  реакции, 
например,  выщелачивание  минералов  из  осадков  грунтовыми  водами,  могут  обогащать 
связанную  воду  дополнительными  нионами  и  катионами,  многие  из  которых  ухудшают 
буровой раствор, особенно обогащенные кальцием и магнием. Индикаторы магния: 

1. Резкое снижение рН. 
2.  Загустевание  раствора  при  добавлении  каустической  или  обезвоженной 

кальцинированной соды. 

3. Титрование на концентрацию нона магния. 
Общее  титрование  плотности  рассматривается  как  растворимый  кальций  в  мг/л.  Но 

этим обнаруживается и магний. для проверки наличия и концентрации магния кальций и 
магний титруются отдельно.