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抗酸性气体钻井液研究 宋有胜 汤发明 王宇宾 刘晓栋 （中国石油海洋工程有限公司工程技术研究院天津塘沽 300451 ） 摘要 在钻井过程中酸性气体主要指硫化氢、二氧化碳，由于酸性气体的存在使 得钻井液性能变差，并由此引发各种井下复杂；同时硫化氢是一种有毒、有害气体， 它的存在使得作业难以安全进行。通过大量室内研究，开发了抗酸性气体能力强、流 变性好、抗污染、防腐蚀效果、润滑性能优良的钻井液，能够满足高含硫、二氧化碳 井段的钻井作业，为以后的研究及现场作业提供参考。 关键词：酸性气体 钻井液 除硫剂 配伍性 抗污染能力 前 言 酸性气体的存在不仅影响钻井液性能，而且危害施工作业人员的安全。 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢气体具有臭鸡蛋味。几 乎与氰化氢同样剧毒，较一氧化碳的毒性大 5～6 倍。当空气中浓度超过 28.83mg/m3 3 时，人就无法正常工作；超过1000mg/m 时就可引起急性中毒，造成人员死亡。 钻遇H S气体时，若侵入数量不大，即会造成钻井液体系粘度上升，滤失量增大， 2 流动困难，颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色；随着H S进入体系数量的增大，钻井液 2 的胶体特性逐渐被破坏，直至彻底失去稳定性，此时体系可能发生固～液分离现象。 此外，含硫气井一旦失去控制发生井喷，处理起来比常规钻井难度大得多。为保 证安全，一般现场常采取过平衡压住地层的方式钻井。钻井技术操作规程规定，常规 3 3 钻井时油井应按0.05～0.10g/m 、气井应按0.07～0.15g/m 设计钻井液安全附加压力 当量密度值，或按井底安全附加压力，油井1.5～3.5MPa，气井3～5MPa计算钻井液 密度。若为含硫天然气井，应取二者的上限值。 钻井过程中，当钻遇高含H2S地层时，现场处理措施： 1）适当提高钻井液密度，以阻止H2S气体的外溢； 2）提高钻井液体系的pH，以中和进入体系中的H S。通常将钻井液的pH至少提 2 高至11-12，并保持稳定。 3）加入除硫剂，以清除进入体系的硫化物。除硫剂多为金属盐，溶于水以后产 生的金属离子可以优先与H2S发生反应，这种反应进行的很快，也非常完全，通常是 不可逆的。 1 CO 对钻井液性能影响： 2 2- 1)地层中大量的 CO 进入钻井液，使 CO 含量增加，造成黏土等低密度固相物质 2 3 形成细分散，使钻井液黏度、切力大幅度上升。 2)pH值迅速降低，导致钻井液中的处理剂失效。钻井液受CO 污染后，由于大量 2 HCO3- 的存在，pH值迅速降低，导致那些需要在碱性环境中才能有效发挥作用的处理剂 功效下降，钻井液表现出粘度、切力难以控制。 3)大量未溶解的CO2 气体被钻井液包裹，形成细分散微泡，导致钻井液切力升高， 初切、终切接近，流变性恶化，尤其是高密度钻井液更为突出。 现场处理措施： ①用石灰处理的反应式： CO 2 HCO  2Ca(OH) 2CaCO H O 3OH 3 3 2 3 2