Lodo grueso disperso
Lodo gruesamente disperso se refiere a lodo disperso con partículas de arcilla relativamente gruesas. La práctica ha demostrado que el lodo grueso tiene más ventajas y adaptabilidad que el lodo finamente disperso (adecuado para la erosión arcillosa, la erosión salina y la erosión cálcica). Utiliza el método de floculación inorgánica (usando calcio, sodio y otras sales inorgánicas floculantes) para flocular moderadamente las partículas de arcilla y hacerlas gruesas. Al mismo tiempo, si el diluyente orgánico puede dispersar las partículas gruesas y mantener la estabilidad del sistema de dispersión, se puede agregar un agente reductor de la pérdida de agua si es necesario. Este tipo de lodos son el lodo tratado con calcio y la lechada de agua salada que se utilizan actualmente.
En la práctica de perforación petrolera se desarrolla gradualmente lodo grueso disperso. En ese momento, se descubrió que después de que el lodo finamente disperso de agua dulce tratado con agentes de tratamiento orgánicos se perforara en la formación corroída por sal y calcio, las propiedades del lodo no se deterioraban y aún podían permanecer estables y dispersas. de barro podría resistir la erosión de la sal, el calcio y la arcilla. La gente resumió este conocimiento y lo mejoró, y conscientemente agregó sales de calcio o sales de sodio al lodo y, al mismo tiempo, agregó los agentes de tratamiento orgánicos correspondientes para formar un sistema de lodo gruesamente disperso.
(1) Lodo tratado con calcio
Si la cal se usa simplemente para tratar lodo finamente disperso de agua dulce, la viscosidad, la fuerza de corte y la tasa de pérdida de agua del lodo aumentarán considerablemente debido a el aumento de iones de calcio aumenta, haciendo que el lodo se vuelva viscoso e incluso incapaz de fluir. Se trata de "lodo con leche de cal" para sellar fugas, no lodo tratado con calcio.
Además de añadir sal de calcio (iones de calcio proporcionados por la cal, el yeso o el cloruro de calcio) al lodo de tratamiento de calcio para flocular moderadamente las partículas de arcilla en partículas más gruesas, por otro lado se puede utilizar un diluyente y dispersante orgánico. (Agente protector) para dispersar las partículas gruesas en el lodo sin formar una estructura de red, obteniendo así lodo de tratamiento de calcio. El lodo tratado con calcio tiene buena fluidez, alta viscosidad y baja fuerza de corte. Después de agregar un agente reductor de pérdida de agua, puede mantener una tasa de pérdida de agua baja. Estas propiedades no están disponibles en el lodo de leche de cal.
Los iones calcio aportan las sales inorgánicas cal, yeso y cloruro cálcico. Debido a sus diferentes solubilidades, la cantidad de iones de calcio aportados también es diferente. La solubilidad de la cal es pequeña, por lo que el contenido de iones calcio en la lechada de cal también es pequeño, generalmente se mantiene entre 120×10-6 y 300×10-6, que es una lechada tratada con calcio con bajo contenido de calcio. En este momento, se puede agregar soda cáustica para controlar la concentración de iones de calcio en la suspensión. Dado que hay menos iones de calcio, se puede agregar tanino o líquido de madera dura con capacidad anticalcio débil como agente diluyente y dispersante del lodo. La solubilidad del yeso es mayor que la de la cal, y los iones de calcio en la lechada de yeso son generalmente de 300×10-6 a 500×10-6, o incluso tan altos como 1000×10-6. En este momento, es necesario agregar un dispersante orgánico con fuerte resistencia al calcio, como la sal de ferrocromo, o una solución alcalina de carbón más grande como agente protector, y usar Na-CMC para reducir la pérdida de agua. El cloruro de calcio tiene la mayor solubilidad y puede formularse en una suspensión de tratamiento con alto contenido de calcio con un contenido de calcio de varias milésimas, pero el consumo de dispersantes orgánicos es grande. En la actualidad, la mayoría de las suspensiones de tratamiento de calcio se preparan con cal. En la capa de pasta de diamante se puede utilizar lodo tratado con calcio formulado con yeso.
Utilizar lodos de tratamiento de calcio preparados con cal, y ajustar el valor del pH del lodo añadiendo sosa cáustica para controlar la solubilidad de la cal (cantidad de iones calcio). Dado que la soda cáustica puede ionizar Na y OH- en el lodo:
NaOH→Na OH- (2-2)
La cal también puede ionizar Ca2 y OH- en el lodo:
NaOH→Na OH- (2-2)
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Ca(HO)2→Ca2·2OH-(2-3)
Por lo tanto , la concentración de OH- se puede aumentar aumentando la cantidad de soda cáustica, y el mismo efecto iónico se puede utilizar para reducir la concentración de cal. La fórmula de solubilidad (2-3) logra el propósito de controlar la concentración de iones de calcio. el barro. Al mismo tiempo, el Na ionizado en soda cáustica también puede ajustar la proporción de iones de sodio e iones de calcio en el lodo, reduciendo la adsorción de calcio por las partículas de arcilla en el lodo.
Cuando el calcio del lodo es consumido gradualmente por la arcilla o los recortes de perforación, es decir, cuando los iones de calcio en el lodo disminuyen, la fórmula (2-3) se invertirá, aumentando el grado de hidrólisis. de cal y reponiendo continuamente los iones de calcio (Ca2) en el cuerpo, regulando así la concentración de calcio.
El valor de pH del lodo tratado con cal y calcio generalmente se controla en alrededor de 11 para estabilizar el lodo.
Cuando se agrega soda cáustica al lodo de yeso y al lodo de cloruro de calcio, se producirá la precipitación de hidróxido de calcio, lo que reducirá la concentración de iones de calcio en el lodo. Su característica es que requiere una alta concentración de iones calcio, por lo que el valor del pH del lodo no puede ser demasiado alto.
La fórmula sencilla del lodo de tratamiento con cal es:
La cantidad de cal añadida es de 0,3 a 0,5 del volumen del lodo, es decir, se añaden 3-5kg de cal por metro cúbico de barro;
Solución alcalina amarga 0,5 a 1, es decir, agregue 5-10 litros de solución alcalina a cada metro cúbico de lodo;
La cantidad de soda cáustica (la concentración es 20) , y la cantidad de soda cáustica para ajustar el pH del lodo, luego la cantidad de dosis de soda cáustica (la concentración es 20), la cantidad agregada es para ajustar el valor de pH del lodo a alrededor de 11;
Na-CMC es 0~0,1, es decir, se añade 0~1kg por metro cúbico de lodo.
Para lodos hechos de bentonita a base de calcio, antes de agregar el agente de tratamiento anterior, agregue una cierta cantidad de carbonato de sodio para dispersarlo primero y luego agregue calcio para que flocule moderadamente. La cantidad de carbonato de sodio agregada depende de las diferentes condiciones de la arcilla.
El orden de adición de los agentes de tratamiento no es estricto. Generalmente, primero se agrega carbonato de sodio y dispersante orgánico, y luego se agrega cal. Después de determinar el rendimiento del lodo, se determina si se debe agregar un agente reductor de pérdida de agua. y soda cáustica para ajustar el valor del pH.
Durante la perforación, debido a la adsorción de los recortes de perforación y las rocas de la pared del pozo, el contenido de calcio y la dosis de tratamiento en el lodo disminuirán gradualmente y deben reponerse de manera oportuna.
(2) Lodo que contiene sal
El lodo con un contenido de sal superior a 1 se denomina lodo que contiene sal. El limo cuyo contenido de sal ha alcanzado la saturación (contenido de sal alrededor de 35) se llama lodo de agua salada saturada.
Cuando el contenido de sal en el lodo probado es inferior a 1 (el rango de lodo de agua dulce), la viscosidad, la fuerza de corte y la pérdida de agua del lodo aumentan. Cuando el contenido de sal en el lodo es mayor que 1, la viscosidad, la fuerza de corte y la pérdida de agua aumentan rápidamente. Cuando el contenido de sal llega a 3, la viscosidad y la fuerza de corte del lodo alcanzan el valor máximo. Esto muestra que hay demasiados iones de sodio en el lodo y la compresión de la doble capa hace que la película de hidratación en la superficie de las partículas de arcilla sea más delgada y el lodo forma una estructura de red. Cuando el contenido de sal excede 3, la viscosidad y la fuerza de corte del lodo disminuyen, pero la tasa de pérdida de agua continúa aumentando, lo que indica que las partículas de arcilla en el lodo se agregan y precipitan.
La situación anterior se da cuando no existe un dispersante diluyente orgánico (agente protector). Antes de la aglomeración, agregar un dispersante diluyente y un agente reductor de la deshidratación puede romper la estructura de la red y hacer que las partículas de arcilla alcancen una floculación moderada y se conviertan en lodo grueso disperso.
El cemento a base de sal tiene buena fluidez y baja pérdida de agua. El diluyente es preferiblemente sal de hierro y cromo, también se puede utilizar extracto de tanino o base de tanino.
Si se prepara una suspensión de sal saturada, la dosis del agente de tratamiento aumentará mucho. Además, el agua de mar también se puede utilizar para preparar lechada de salmuera. La salinidad total del agua de mar es de 3,3 a 3,7, de la cual el 78,32% es sal y el resto son sales de calcio, magnesio y potasio. Por lo tanto, la lechada de cemento salado se puede preparar con agua de mar y se agregan sales de hierro y cromo, Na-CMC y soda cáustica para el tratamiento, y las propiedades del lodo se pueden ajustar según sea necesario.