Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 55

 

 

Индикаторами  высокого  содержания  кальция  в  водном  потоке  при  условии 

небольшого количества или отсутствия магния будут: 

1. Меньшее влияние на рН. 
2.  Положительная  реакция  бурового  раствора  на  добавку  обезвоженной 

кальцинированной или каустической соды. 

3. Титрование на действительную концентрацию нона кальция. 
Термины  высокое  содержание  и  высокое  содержание  магния  в  связанной  воде 

объясняют  почти  постоянное  наличие  солей  натрия.  С  этой  точки  зрения  определение 
хлорида  может  привести  к  неправильному  выводу.  Например,  рассматривается  и 
изменение отношения хлорида и связанных ионов металлов в приведенных солях 

NаСI      - галит 
КСI 

- сильвит 

МgСI

2

 -  хлористый магний 

СаСI

2

 -   хлористьий кальций. 

КМgСI

3

 - карналит. 

В  чистом  растворе  единой  соли  её  можно  определить  по  содержанию  хлорида  и 

титрованием  на  катионы  (кроме  натрия).  В  смешанных  соляных  растворах  проблема 
усложняется,  т.к.  только  кальций,  калий  и  магний  легко  определяются  на  промысле. 
Хлориды,  не  связанные  с  обнаруженными  катионами,  скорее  всего  связаны  с  ионами 
натрия. 

 

Сероводородные (Н

2

S

) примеси. 

Наиболее вредной и коррозионной примесью среди рассматриваемых здесь является 

сероводородный  газ.  Он  разрушает  трубные  изделия  и  токсичен  для  человека. 
Сероводородный газ вырабатывается из: 

1. Термальных отложений. 
2. В виде пластового газа. 
3. В результате биологического распада 
4. Разрушение серосодержащих материалов. 

Наличие сероводородного газа определяется: 

1) снижением рН в растворе; 
2) обесцвечиванием  раствора  (до  чёрного  цвета)  в  результате  образования  FeS 

из барита; 

3) наличием запаха тухлых яиц; 
4) повышением вязкости и водоотдачи при снижении рН. 

Поскольку  Н

2

S  -  кислый  газ,  рН  раствора  быстро  снижается  нейтрализацией 

радикала  ОН



.  Для  устранения  вредного  воздействия  Н

2

S  рН  следует  увеличить  по 

крайнем  мере  д  11,  безопасный    предел  12,  добавлением  каустической  соды  и  извести. 
Ниже приводятся реакции, определяющие щелочное воздействие на Н

2

S , рис.3. 

 

 

 

Рис.3. Приближенное распределение Н

2

S  и S



 в зависимости от рН. С.Хадчивес, 1990. 

 

Ион  сульфида  (S



)

  можно  удалить  реакцией  с  SULF-X



  (окись  цинка)  для 

образования сернистого цинка, нерастворимого. 

 

SULF-X



 удаляет около 1100 мг/л сульфидов/фунт. Для предварительной обработки 

Н

2

S  используется  не  более  1  ч/млн.  SULF-X



. Также  рекомендуется  добавка  1-2  ч/млн. 

SPERSENE



. 

Защита  трубных  изделий  от  коррозионности  Н

2

S  осуществляется  применением 

раствора на нефтяной основе. Нефть действует как пленочный агент в присутствии  Н

2

S. 

Водородная хрупкость - причина разрушения трубных изделий от Н° (атомный водород), 
поступающего  в  небольшие  сильно  сжатые  поры  металла,  образующего  Н

2

  газ, 

вызывающий  расширение  объёма  молекулы  водорода,  разрывающего  металл.  Н

2

S  не 

менее токсичен в растворе на нефтяной основе, чем на водной основе. 

При  использовании  раствора  на  нефтяной  основе  следует  увеличить  меры 

предосторожности  из-за  растворимости  в  нефти  Н

2

S.  Обнаруживается  сероводород  в 

растворе двумя способами: 

1. Газовой группой Garrett 
2. Испытанием Насh 
Оба  способа  быстры,  просты  и  легки  для  получения  результатов,  но  первый  более 

точен и дает количественный результат. Методике рассматривается в RP 13B. 
Если  в  растворе  обнаружен  Н

2

S  с  помощью  растворимого  фильтрования  по  Garrett  Gas 

Train, необходимо: 1) немедленно повысить рН до 11,5-12;  2) начать обработку SULF-X



 

 

 

для  удаления  растворимых  сульфидов  из  системы.  Если  в  результате  этого  Н

2

S 

выделяется  из  пласта,  плотность  бурового  раствора  должна  быть  увеличена  для 
предотвращения поступления газа в скважину. 

Химия  сероводорода  сложна,  но  приведенные  меры  устраняют  токсичность  этой 

коррозионной примеси. 

 

Эталоны быстрого обнаружения и обработки примесей 

Цементные примеси 

Признаки. 

1. Увеличение вязкости и предельного статического напряжения сдвига. 
2. Увеличение рН, Р

m

 и Р

f

, (частично Р

m

)

 

З. Увеличение водоотдачи. 
4. Увеличение растворимого кальция (позже). 

Меры. 

1.  В  зависимости  от  используемого  типа  системы  можно  применять  SАРР  или 

бикарбонат  натрия  для  снижения  рН  и  осаждения  растворимого  кальция  (см.  табл.1). 
Затем  свободные  глинистые  частицы  вступают  в  реакцию  с  добавками  разжижителя  или 
дефлокулянта. 

2.  Значительные  обработки  воды  и  SPERSENE



  для  регулирования  реологических 

свойств, после этого добавляется бентонит для получения нужной водоотдачи. 

 

Гипс или ангидрит 

Признаки. 

1. Увеличение вязкости и предельного статического напряжения сдвиге. 
2. Увеличение водоотдачи. 
З. Возможное снижение Р

f

 и рН. 

Обработка. 

1.  Осадить  или  изолировать  растворимый  кальций  фосфатами,  обезвоженной 

кальцинированной  содой  или  карбонатом  бария  (табл.1).  Снизить  вязкость  обработкой 
лигносульфонатами  и  каустической  содой.  Уменьшить  водоотдачу  обработкой 
бентонитом POLYPAC



  или RESINEX



. 

2. Дать возможность остаться в системе гипсу или ангидриту до достижения уровня 

растворимого    кальция  выше  600  ч/млн.  Регулировать  вязкость  лигносульфонатом,  рН  - 
каустической содой и водоотдачу бентонитом и POLYPAC



. 

 

Магний 

Признаки. 

1. Нестабильный предел текучести и водоотдача. 
2.  Высшие  уровни  плотности  после  обработки  кальция  кальцинированной 

содой. 

Обработка. 

1.  Увеличить  рН  раствора  до  11,0  каустиком, едким  кали  (КОН)  или  известью 

для удаления магния. 

2. Поддерживать рН на этом уровне для предотвращения растворимости магния 

из Mg(OH)

2

. 

 

Каменная соль 

Признаки. 

1. Увеличение вязкости. 
2. Увеличение водоотдачи. 
3. Увеличение растворимого хлорида и кальция. 

 

 

4. Снижение рН и Р

f

.

 

Обработка. 

1. Разбавить  NaСI водой, если соляная залежь изолирована вскоре после бурения, и 

обработать раствор лигносульфонатами для регулирования вязкости, каустической содой 
и  известью  в  соотношении  1:2  для  контроля  за  рН    и  Р

f

,  КМЦ  и  бентонитом  для 

контроля за водоотдачей. 

2.  Если  соляной  пласт  длительное  время  остается  неизолированным,  необходимо 

насытить  систему  хлорным  натрием  (каменной  солью),  препятствуя  дальнейшему 
проникновению в ствол. Регулировать вязкость лигносульфонатами и каустической содой 
в известью; эффективна при контроле за твёрдой фазой небольшая обработка POLYPAC



 

для  регулирования  вязкости.  Водоотдача  контролируется  добавками  крахмала  и/или 
POLYPAC



  и  обезвоженного  бентонита.  При  использовании  крахмала  поддерживается 

260000 ч/млн.  NaСI для предотвращения ферментации крахмала или добавляется кружка 
ВАСВА №  Ш на 400 бар. раствора. Следить за концентрацией ВАСВА № Ш. 

 

Поток соленой воды и газовые выбросы 

Признаки. 

1. Повышение уровня раствора в амбаре. 
2. Увеличение скорости возврата из ствола. 

Обработка. 

1 Отключить насос. 
2. Приподнять от забоя для освобождения вкладышей под рабочую трубу. 
3. Закрыть скважину превентором. 
4.  Замерить  давление  в  бурильной  трубе,  рассчитать  дополнительную 

плотность раствора для уравновешивания выброса. 

5. Увеличить вес раствора до нужной плотности, циркулируя выброс на малом 

скорости насоса. 

6.  Если  это  газовый  выброс,  спустить  газ  из  системы  наземным 

циркуляционным устройством и устройством для дегазирования раствора. 

7.  Если  это  соленой  поток,  ввести  в  раствор  дополнительно  дефлокулянты  и 

каустическую  соду.  Может  быть  потребуется  разбавление  концентрации  ионов  NaСI 
пресной  водой,  для  контроля  за  рН  и  Р

f

  можно  провести  обработку  известью  и 

каустической содой (см.главы 8 и 16). 

Карбонаты 

Признаки. 

1. Высокое предельное статическое напряжение сдвига. 
2. Повышение Р при постоянном рН. 
3. Увеличение разницы между Р

f

 и М

f

. 

4. Уменьшения хлористого бария. 

Обработка. 

1. Поднять рН до 11,0-11,5. 
2. Добавить известь или гипс, два растворимых источника Са





 для удаления 

карбонатов — СаСО

3

 (табл. 1.). 

Сероводород 

Признаки. 

1. Снижение щелочности. 
2. Небольшой посторонний запах в нагнетательной линии, 
3. Возврат раствора. 

Обработка. 

1. Увеличить рН до 11,0-11,5 каустиком и известью. 
2. Добавить SULF-X



 (табл.1).