1、成膜封堵保护油气层钻井液技术徐同台 卢淑芹甲酸铯特性及钻、完井液技术甲酸铯特性及钻、完井液技术甲酸铯特性及钻、完井液技术甲酸铯特性及钻、完井液技术 甲酸铯是壳牌公司发明，由卡博特甲酸铯是壳牌公司发明，由卡博特公司生产、推广及现场应用服务，到目公司生产、推广及现场应用服务，到目前为止，甲酸铯钻、完井液已在北海地前为止，甲酸铯钻、完井液已在北海地区，欧洲大陆，南美，墨西哥湾地区以区，欧洲大陆，南美，墨西哥湾地区以及亚太地区等地区及亚太地区等地区30个油田一百七十多个油田一百七十多口高温高压井的应用，取得很好效果。口高温高压井的应用，取得很好效果。甲酸铯用加拿大的铯榴矿生甲酸铯用加拿大的铯榴矿生产产
2、 1993 卡博特购买了加拿大的一个富含铯的湖，卡博特购买了加拿大的一个富含铯的湖，1996 Cabot 开采和提纯，开采和提纯，1998 生产生产 700 bbl/月月 甲酸铯盐水甲酸铯盐水铯馏石铯馏石Cs0.7Na0.2Rb0.04Al0.9Si2.1O6(H20)开采开采 at Bernic Lake,Manitoba Processed on site to Cs formate brine 甲酸铯的生产量甲酸铯的生产量 700 bbl/月月 储量储量 30,000 bbl 铯盐的种类Cesium salt Formula Max Density Temp.limit?铯盐铯盐 结构式
3、结构式 最大密度最大密度(SG)温度温度(oC)Cesium Formate 甲酸铯甲酸铯CsCHO22.3 235*Cesium Acetate 醋酸铯醋酸铯CsC2H3O22.2 300Cesium Carbonate 碳酸铯碳酸铯CsCO3 2.2 300 Cesium Citrate 柠檬酸铯柠檬酸铯CsC6H8O7 2.4 200Cesium Tungstate 钨酸铯钨酸铯Cs2WO42.9 300Cesium Molybdonate 锰酸铯锰酸铯Cs2MO42.7 300甲酸铯特性及钻、完井液技术甲酸铯特性及钻、完井液技术一、甲酸铯特性一、甲酸铯特性二、甲酸铯钻、完井液二、甲酸铯
4、钻、完井液(一)甲酸铯钻、完井液配方甲酸铯钻、完井液配方(二)甲酸铯钻、完井液效果甲酸铯钻、完井液效果(三三)甲酸铯钻、完井液应用实例甲酸铯钻、完井液应用实例三、甲酸铯钻、完井液回收三、甲酸铯钻、完井液回收一、甲酸铯特性一、甲酸铯特性（一）物理化学性能（一）物理化学性能1.甲酸铯化学性质与分子结构甲酸铯化学性质与分子结构 甲酸铯溶液是一种外观如水状的液甲酸铯溶液是一种外观如水状的液体，最高密度可达体，最高密度可达2.3g/cm3，在溶液中，在溶液中的含量大约在的含量大约在82%左右。饱和盐水浓度左右。饱和盐水浓度时其密度可达到时其密度可达到2.367g/cm3。铯原子。铯原子量为量为132.9
5、。铯也是在所有稳定金属中。铯也是在所有稳定金属中正电性最强。正电性最强。甲酸铯分子结构甲酸铯分子结构：1.甲酸铯化学性质与分子结构甲酸铯化学性质与分子结构 甲酸铯晶体结构的三种轴向平面图甲酸铯晶体结构的三种轴向平面图2.结晶温度结晶温度2.结晶温度结晶温度压力对结晶温度的影响压力对结晶温度的影响 甲酸铯和甲酸钾与甲酸铯混合液来甲酸铯和甲酸钾与甲酸铯混合液来说，每增加说，每增加1000psi的压力，真实结晶的压力，真实结晶温度会上升温度会上升1oF。（一）物理化学性能（一）物理化学性能3.碱度碱度甲酸铯盐水显碱性。但在浓度低时需调碱度，有二种方甲酸铯盐水显碱性。但在浓度低时需调碱度，有二种方法：
6、法：n加入加入NaOH或或KOH方式加入氢氧化物。该方法可以用方式加入氢氧化物。该方法可以用来提高未缓冲盐水的来提高未缓冲盐水的pH值，或者提高预缓冲盐水的缓值，或者提高预缓冲盐水的缓冲能力。然而，冲能力。然而，OH-离子不是缓冲剂，如果加到未缓离子不是缓冲剂，如果加到未缓冲的甲酸盐盐水中，当遇到大量酸性气体时，冲的甲酸盐盐水中，当遇到大量酸性气体时，pH值会值会立即大幅度下降。所以，在可能发生储层酸性气侵入立即大幅度下降。所以，在可能发生储层酸性气侵入的情况下的情况下,不要提倡用氢氧化物来调节不要提倡用氢氧化物来调节pH值。值。n使用碳酸盐或碳酸氢盐来缓冲甲酸盐盐水。与含二价使用碳酸盐或碳酸
7、氢盐来缓冲甲酸盐盐水。与含二价钙离子或锌离子的溴酸盐盐水不同的是，甲酸盐盐水钙离子或锌离子的溴酸盐盐水不同的是，甲酸盐盐水与碳酸盐或碳酸氢盐缓冲剂完全相容。缓冲剂的作用与碳酸盐或碳酸氢盐缓冲剂完全相容。缓冲剂的作用是阻碍是阻碍pH值的变化并可以克服大量酸性气体侵入的问值的变化并可以克服大量酸性气体侵入的问题。题。（一）物理化学性能（一）物理化学性能4.甲酸铯盐水活度甲酸铯盐水活度甲酸铯盐水具有低活甲酸铯盐水具有低活度，随密度增加而下降度，随密度增加而下降.甲酸盐盐水的水活度甲酸盐盐水的水活度随压力增高而下降。水随压力增高而下降。水活度会随温度的升高而活度会随温度的升高而升高，升高，（一）物理化
8、学性能（一）物理化学性能5.润滑性能润滑性能 甲酸铯盐水具有非常好的润滑性甲酸铯盐水的润滑性与油基甲酸铯盐水具有非常好的润滑性甲酸铯盐水的润滑性与油基钻井液的润滑性一样钻井液的润滑性一样 FluidMetal-to-MetalMetal-to-SandstoneWater-based,15 ppg0.2640.338Diesel-based,Various Weights0.180.223Mineral-based,Various Weights0.2230.231Synthetic-based,various weights0.1810.253Cs/K formate-based,2.05
9、s.g.0.1650.198（一）物理化学性能（一）物理化学性能6.抗腐蚀性能抗腐蚀性能密度密度 1.7g/cm3，甲酸甲酸K/Cs,160oC,10,000 ppm Cl 和和 0.2 bar O2 Super 13Cr,3 months Duplex 22Cr,3 monthsDuplex 25Cr,3 months在在 CaBr2 盐水中盐水中 在在320oF,0.2 bar O2Super 13Cr,1 month25Cr,2 months 22Cr,2 months 25Cr,2 months（一）物理化学性能（一）物理化学性能7.热稳定性热稳定性n甲酸盐与水反应生成碳酸盐和氢气（碳
10、酸氢盐）甲酸盐与水反应生成碳酸盐和氢气（碳酸氢盐）是主要分解的方式，脱水为次要方式。分解反是主要分解的方式，脱水为次要方式。分解反应的速度和机理主要取决于应的速度和机理主要取决于pH值和甲酸的浓值和甲酸的浓度。试验基本上都是在度。试验基本上都是在pH值低于值低于6.5的情况下的情况下进行的。现场使用的预缓冲甲酸盐盐水即使侵进行的。现场使用的预缓冲甲酸盐盐水即使侵入大量的入大量的CO2，pH值也不会如此低。值也不会如此低。n甲酸盐盐水在长期（典型甲酸盐盐水在长期（典型3060天，有时超天，有时超过一年）暴露在井温高达过一年）暴露在井温高达225oC（437 ）环）环境中，其组份或特性基本没有发生
11、变化。境中，其组份或特性基本没有发生变化。（一）物理化学性能（一）物理化学性能7.热稳定性热稳定性n在高温高压条件下使用碳酸和碳酸氢盐添加剂在高温高压条件下使用碳酸和碳酸氢盐添加剂作为甲酸盐盐水稳定剂的重要性。发现即使在作为甲酸盐盐水稳定剂的重要性。发现即使在极端条件下，加了碳酸盐极端条件下，加了碳酸盐/碳酸氢盐的甲酸盐碳酸氢盐的甲酸盐钻井液还能保持良好的化学稳定性。钻井液还能保持良好的化学稳定性。n甲酸盐水在高温高压井中作为常规钻井液使用甲酸盐水在高温高压井中作为常规钻井液使用已经有已经有11年的历史。井下温度高达到年的历史。井下温度高达到236oC（457 oF)）而压力高达）而压力高达9
12、6MPa（14000psi）。此时，甲酸盐大量分解的迹）。此时，甲酸盐大量分解的迹象很小。象很小。（一）物理化学性能（一）物理化学性能8.电阻率电阻率n甲酸盐溶液中含有大量盐，所以具有相当高的电导率和相当低的电阻率。n甲酸铯盐水电阻率在中等浓度时最低。在高浓度（以及低浓度）时，电阻率很高。n温度对电阻率的影响相比稀释的影响要大。比较温度对电阻率的影响，较低温度比较高温度的影响要大。8.电阻率电阻率8.电阻率、电阻率、核特性8.电阻率、核特性电阻率、核特性n核特性核特性n铯是一种结构紧凑、原子序数高的元素，铯是一种结构紧凑、原子序数高的元素，具有较大的热中子吸附横截面积。所以，具有较大的热中子吸
13、附横截面积。所以，铯含量高的溶液都具有相当高的光电因铯含量高的溶液都具有相当高的光电因子（子（Pe），低的氢指数（），低的氢指数（HI），高的热），高的热中子俘获截面积。中子俘获截面积。（一）物理化学性能（一）物理化学性能9.放射性放射性n加拿大原子能公司加拿大原子能公司Whiteshell实验室对甲酸实验室对甲酸铯盐水试样进行了分析。用伽马光谱仪对试样铯盐水试样进行了分析。用伽马光谱仪对试样进行了扫描，并进行了全部的进行了扫描，并进行了全部的a、和和射线分射线分析（液体闪烁计数法）。试验结果证明，甲酸析（液体闪烁计数法）。试验结果证明，甲酸铯盐水的放射性水平确实低于背景噪声。铯盐水的放射性水
14、平确实低于背景噪声。n伟斯顿溶液公司未检测到伟斯顿溶液公司未检测到137Cs的强度超过最的强度超过最低可监测放射性强度，四份试样的低可监测放射性强度，四份试样的137Cs强度强度远远低于最低可监测放射性强度。远远低于最低可监测放射性强度。（一）物理化学性能（一）物理化学性能10.热传导系数热传导系数 与比容与比容n对于钻井液来说，较高的热传导速率和较高的对于钻井液来说，较高的热传导速率和较高的比热容量对降低井底循环温度是有利的比热容量对降低井底循环温度是有利的.n甲酸铯盐水具有较高的热传导能力和比热容。甲酸铯盐水具有较高的热传导能力和比热容。因此，在维持较低的井底循环温度方面要比油因此，在维持
15、较低的井底循环温度方面要比油基钻井液好。甲酸盐钻井液得现场经验表明，基钻井液好。甲酸盐钻井液得现场经验表明，与油基钻井液相比，甲酸盐钻井液能维持较低与油基钻井液相比，甲酸盐钻井液能维持较低的井底循环温度，当井内处于静态时，能很快的井底循环温度，当井内处于静态时，能很快达到温度平衡。达到温度平衡。11.沸点与气化压沸点与气化压n甲酸铯盐水沸点随其密度增加而增高；甲酸铯盐水沸点随其密度增加而增高；n甲酸铯盐水气化压压、随温度增高而增甲酸铯盐水气化压压、随温度增高而增高，但大大低于相同温度下水的气化压；高，但大大低于相同温度下水的气化压；12.水的吸附和解吸附水的吸附和解吸附 n高浓度的甲酸盐盐水具
16、有吸湿性，当其储存在开放的高浓度的甲酸盐盐水具有吸湿性，当其储存在开放的容器中而时间过长时，它会吸附大气中的水。然而，容器中而时间过长时，它会吸附大气中的水。然而，在较高的温度下会发生严重蒸发，水又从盐水解吸出在较高的温度下会发生严重蒸发，水又从盐水解吸出去。去。n甲酸盐盐水同时发生着两个对抗过程。水因蒸发而减甲酸盐盐水同时发生着两个对抗过程。水因蒸发而减少又因吸附而增加。在低密度情况下，盐水的蒸发速少又因吸附而增加。在低密度情况下，盐水的蒸发速率超过吸附速率，盐水的密度增加。在高密度情况下，率超过吸附速率，盐水的密度增加。在高密度情况下，吸附速率超过蒸发速率，盐水的密度降低。在吸附和吸附速率
17、超过蒸发速率，盐水的密度降低。在吸附和解吸附两种过程中，每种过程的速率取决与温度和湿解吸附两种过程中，每种过程的速率取决与温度和湿度。过程对盐水密度的影响还取决于试样的表面积与度。过程对盐水密度的影响还取决于试样的表面积与体积比。体积比。12.水的吸附和解吸附水的吸附和解吸附n标准的标准的2.20s.g.（18.3ppg）甲酸铯盐）甲酸铯盐水试样在温度达到和高于水试样在温度达到和高于35（95 ）时开始解吸水分，密度为时开始解吸水分，密度为2.28s.g.（19.0ppg）而浓度更高的甲酸铯盐水）而浓度更高的甲酸铯盐水在温度高达在温度高达38（100 ）还在继续吸）还在继续吸附水分。附水分。（
18、二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性1.与生物聚合物类与生物聚合物类(XC、PAC、淀粉、淀粉)的相容性的相容性n在高温下，聚合物由于氧化和水解，聚合物分子在高温下，聚合物由于氧化和水解，聚合物分子在整个过程发生降解。甲酸铯盐水是一种抗氧化在整个过程发生降解。甲酸铯盐水是一种抗氧化剂，因而具有良好的稳定生物聚合物类产品的能剂，因而具有良好的稳定生物聚合物类产品的能力。力。n甲酸铯盐水与甲酸铯盐水与HEC不相容，因该剂要求低不相容，因该剂要求低pH，而，而甲酸铯盐水含有大量碱金属。甲酸铯盐水含有大量碱金属。n在甲酸铯盐水加入氧化镁、碘化钾、二醇类和胺在甲酸铯盐水加入氧化镁、碘化钾、二醇类和
19、胺类，可大大增强聚合物抗氧化能力，大幅度提高类，可大大增强聚合物抗氧化能力，大幅度提高聚合物热稳定性，最高可达聚合物热稳定性，最高可达204。1.与生物聚合物类与生物聚合物类(XC、PAC、淀、淀粉粉)的相容性的相容性 甲酸的阴离子同时也是一种抗氧化剂（还原剂），甲酸的阴离子同时也是一种抗氧化剂（还原剂），可以快速清除自由的氢氧基团。这意味着，甲酸盐可可以快速清除自由的氢氧基团。这意味着，甲酸盐可为防止诸如水溶性聚合物等热敏性溶质在高温下发生为防止诸如水溶性聚合物等热敏性溶质在高温下发生氧化降解提供可靠的防护作用。在溶液中，碱金属甲氧化降解提供可靠的防护作用。在溶液中，碱金属甲酸盐可以对周围的
20、水分子的结构产生影响，使水的性酸盐可以对周围的水分子的结构产生影响，使水的性质于冰更相似。水的这种结构化可以使溶解的高分子质于冰更相似。水的这种结构化可以使溶解的高分子聚合物在高温下更加有序、坚韧和稳定。抗氧化特性聚合物在高温下更加有序、坚韧和稳定。抗氧化特性和水结构化特性的结合使甲酸可以拓宽普通钻井液用和水结构化特性的结合使甲酸可以拓宽普通钻井液用聚合物热稳定性的极限。例如，常用的黄原胶增粘剂聚合物热稳定性的极限。例如，常用的黄原胶增粘剂的，溶于甲酸盐盐水后可在高达的，溶于甲酸盐盐水后可在高达180 （356OF）的）的温度下可以稳定温度下可以稳定16小时。黄原胶在甲酸盐盐水中的稳小时。黄原
21、胶在甲酸盐盐水中的稳定性明显高于在其他盐水中的稳定性。通过加入其他定性明显高于在其他盐水中的稳定性。通过加入其他的抗氧化剂和除氧剂可以使其高温稳定性提高到的抗氧化剂和除氧剂可以使其高温稳定性提高到204 （400OF）（二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性2.与合成聚合物的相容性与合成聚合物的相容性(1)4mate-Vis-HT 4mate-Vis-HT是一种丙烯酰胺磺化是一种丙烯酰胺磺化甲基丙烷的共聚物甲基丙烷的共聚物。它是一种线性聚合物，。它是一种线性聚合物，因此不回出现假塑流变性。可在温度高达到因此不回出现假塑流变性。可在温度高达到218 的环境中使用，在的环境中使用，在190 （
22、375 OF）的温度下可保持的温度下可保持30天的稳定期。范氏天的稳定期。范氏70粘粘度计的测试结果表明，在度计的测试结果表明，在10ppb或更高的浓或更高的浓度下，在温度高达度下，在温度高达204 （400 OF）的环）的环境下钻井液都能保持良好的流变特性。境下钻井液都能保持良好的流变特性。（二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性2.与合成聚合物的相容性与合成聚合物的相容性(2)4mate-Vis-HT-HML 它是一种以在它是一种以在AMPS聚合物的基础上聚合物的基础上对其疏水性进行改性的产品，其作用是对其疏水性进行改性的产品，其作用是控制甲酸盐盐水的流变性。这种聚合物控制甲酸盐盐水的
23、流变性。这种聚合物的疏水作用大到在约的疏水作用大到在约200OC（400 OF）的温度下仍能具有假弹性。的温度下仍能具有假弹性。（二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性2.与合成聚合物的相容性与合成聚合物的相容性(3)4mate-Vis-XHT-HML这种聚合物是以丙烯酸盐为基础的，含这种聚合物是以丙烯酸盐为基础的，含有有0.2%的的C16侧链憎水基团，与溶液组合侧链憎水基团，与溶液组合在一起可以提供良好的井下流变性，预在一起可以提供良好的井下流变性，预期在约期在约260 （500 OF）的高温下时）的高温下时仍可保持稳定。仍可保持稳定。（二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性3.与粘
24、土的相容性与粘土的相容性 海泡石是一种复杂的镁硅盐，典型的化学式为Mg4Si6O15（OH）2.6H2O。其表观结构为细的纤维状微粒。用海泡石做甲酸盐盐水的增粘剂效果较好，其热稳定性可以达到200 （392 OF）。（二）与各种剂的相容性（二）与各种剂的相容性4.与润滑剂的相容性与润滑剂的相容性 甲酸铯盐水本身就具有很好的润滑甲酸铯盐水本身就具有很好的润滑性。在大多数应用中，无需添加润滑剂性。在大多数应用中，无需添加润滑剂。但钻屑可能影响其润滑性但钻屑可能影响其润滑性，因而加入润，因而加入润滑剂，实验结果表明加入一些润滑剂，滑剂，实验结果表明加入一些润滑剂，可降低摩擦系数可降低摩擦系数28%-
25、50%，但有些润，但有些润滑剂在甲酸铯盐水中不起降摩阻作用。滑剂在甲酸铯盐水中不起降摩阻作用。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性5.与加重材料的相容性与加重材料的相容性 n所有常用的加重材料都与甲酸盐盐水相容，但所有常用的加重材料都与甲酸盐盐水相容，但甲酸盐盐水在高温高压条件下都可以溶解少量甲酸盐盐水在高温高压条件下都可以溶解少量的重晶石中的钡的重晶石中的钡。钡是一种有毒的重金属，。钡是一种有毒的重金属，但其在甲酸盐盐水中的溶解并不会给现场工作但其在甲酸盐盐水中的溶解并不会给现场工作人员带来健康和安全问题。人员带来健康和安全问题。n可溶性钡对水生生物的毒性极高，而溶解在甲可溶性钡对水生
26、生物的毒性极高，而溶解在甲酸盐中的钡当被排放到海水中后会立即与海水酸盐中的钡当被排放到海水中后会立即与海水中的硫酸盐反应生成无毒的硫酸钡。中的硫酸盐反应生成无毒的硫酸钡。n加重材料赤铁矿，钛铁矿，方铅矿和加重材料赤铁矿，钛铁矿，方铅矿和 碳酸锶碳酸锶矿矿SrCO3不溶于甲酸铯盐水。不溶于甲酸铯盐水。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性6.与防腐剂的相容性与防腐剂的相容性n高密度甲酸盐盐水由于具有高密度甲酸盐盐水由于具有pH值高，抗氧化值高，抗氧化以及与碳酸盐以及与碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶剂相容等特性，碳酸氢盐缓冲溶剂相容等特性，创造了一个无腐蚀性的环境创造了一个无腐蚀性的环境。n低密度的甲
27、酸盐盐水（即甲酸盐的含量低，水低密度的甲酸盐盐水（即甲酸盐的含量低，水的含量高）并不像高浓度或饱和甲酸盐盐水那的含量高）并不像高浓度或饱和甲酸盐盐水那样强的抗腐蚀性。这种低密度甲酸盐盐水加防样强的抗腐蚀性。这种低密度甲酸盐盐水加防腐剂会取得可更好的效果。腐剂会取得可更好的效果。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性7.与杀菌剂的相容性与杀菌剂的相容性 n浓缩状态的高密度甲酸盐盐水含有维持一小群微生物生存的基本浓缩状态的高密度甲酸盐盐水含有维持一小群微生物生存的基本养分（养分（C,N,P,K,S等）。现行的生存情况是：等）。现行的生存情况是：a)微生物在如此低微生物在如此低水活度的环境中可以
28、生存和繁殖；水活度的环境中可以生存和繁殖；b）在高温高压条件下循环钻）在高温高压条件下循环钻井液也不会被杀死。井液也不会被杀死。n室内试验结果表明，当纯甲酸铯盐水在浓度高于室内试验结果表明，当纯甲酸铯盐水在浓度高于1%w/v时，需时，需氧细菌、普通的异养细菌或需氧的硫酸盐还原菌被注入的海水隔氧细菌、普通的异养细菌或需氧的硫酸盐还原菌被注入的海水隔离开时，这些细菌就无法生存和生长。离开时，这些细菌就无法生存和生长。n甲酸钾和甲酸铯盐水的混合液，抑制性稍弱，至少能浓度要高于甲酸钾和甲酸铯盐水的混合液，抑制性稍弱，至少能浓度要高于24%w/v时才能阻止这些细菌的存活。时才能阻止这些细菌的存活。n无杀
29、菌剂的甲酸钾无杀菌剂的甲酸钾/铯盐水也当作钻井液使用，同样未发现任何铯盐水也当作钻井液使用，同样未发现任何问题。问题。n最新研究发现这些细菌在钻井液储存期间依然存活。必须研究在最新研究发现这些细菌在钻井液储存期间依然存活。必须研究在甲酸铯盐水中使用的最好的杀菌剂。甲酸铯盐水中使用的最好的杀菌剂。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性8.与硫化氢清除剂的相容性与硫化氢清除剂的相容性 n加碳酸盐加碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液甲酸铯盐水，用来防止碳酸氢盐缓冲溶液甲酸铯盐水，用来防止硫化氢所产生的腐蚀。碱性硫化氢所产生的腐蚀。碱性pH值有助于化学平衡式从值有助于化学平衡式从H2S向向HS-方向法发展。
30、碳酸盐方向法发展。碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液可碳酸氢盐缓冲溶液可以在以在pH值下降之前，把大量的酸性气体转变成值下降之前，把大量的酸性气体转变成HCO3-和和HS-。n当钻、完井液中遇到大量硫化氢、当钻、完井液中遇到大量硫化氢、CO2时甲酸盐不能时甲酸盐不能吸附足以破坏缓冲液作用的大量吸附足以破坏缓冲液作用的大量CO2和和 H2S。但可能。但可能造成防腐蚀金属的延展性有一定程度的下降，此时添造成防腐蚀金属的延展性有一定程度的下降，此时添加硫化氢清除剂会产生效果。加硫化氢清除剂会产生效果。n海绵铁、一些水溶性亲电有机化合物可以通过与硫发海绵铁、一些水溶性亲电有机化合物可以通过与硫发生耦合来清除生耦
31、合来清除H22S。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性9.与抗氧化剂的相容性与抗氧化剂的相容性 nO2等氧化剂诸都会诱发钻井和完井液出现问题。等氧化剂诸都会诱发钻井和完井液出现问题。甲酸根离子是一个非常好的抗氧化剂和自由基甲酸根离子是一个非常好的抗氧化剂和自由基清除剂，在多数情况下，应用甲酸盐盐水不需清除剂，在多数情况下，应用甲酸盐盐水不需要添加抗氧化剂。要添加抗氧化剂。n稀释的甲酸盐盐水，推荐使用除氧剂（稀释的甲酸盐盐水，推荐使用除氧剂（MgO、异抗坏血酸钠等）异抗坏血酸钠等），高温下加入抗氧化剂有，高温下加入抗氧化剂有助于稳定聚合物。助于稳定聚合物。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂
32、的相容性10.与消泡剂的相容性与消泡剂的相容性 n甲酸盐盐水本身不具有表面活性，不会甲酸盐盐水本身不具有表面活性，不会引起任何发泡问题。在现场使用中，被引起任何发泡问题。在现场使用中，被污染的甲酸盐盐水有时出现发泡问题污染的甲酸盐盐水有时出现发泡问题。n在回收过程中甲酸盐在在回收过程中甲酸盐在加热炉中加热炉中偶尔出偶尔出现过发泡现象。消泡剂现过发泡现象。消泡剂-LD-8V(一种植一种植物油和表面活性剂的混合物物油和表面活性剂的混合物)、消泡剂、消泡剂-NF6等能有效消除甲酸铯盐水的泡等能有效消除甲酸铯盐水的泡。(二）与各种剂的相容性二）与各种剂的相容性11.与橡胶材料的兼容性与橡胶材料的兼容性
33、n甲酸铯盐水提供一个碱性的甲酸铯盐水提供一个碱性的pH值环境，与一值环境，与一般的适合用于碱性环境橡胶都匹配般的适合用于碱性环境橡胶都匹配.n甲酸铯盐水与在油田上不适合用于碱性环境橡甲酸铯盐水与在油田上不适合用于碱性环境橡胶不匹配，例如胶不匹配，例如NBR(Nitrile)和和FKM(Viton），这两种橡胶无法与碱性环境），这两种橡胶无法与碱性环境并存，尤其是在高温条件下。并存，尤其是在高温条件下。FKM材料的氟橡材料的氟橡胶低耐性是因为在高胶低耐性是因为在高pH值时会存在偏二氟乙值时会存在偏二氟乙烯。烯。二、甲酸铯钻、完井液应用二、甲酸铯钻、完井液应用(一)甲酸铯钻、完井液配方甲酸铯钻、完
34、井液配方甲酸铯钻井液配方甲酸铯钻井液配方ComponentOriginal formulationModified formulationKg/m3ppbKg/m3ppbCs Formate 2.2.s.g.0.749 m3/m30.749 bbl/bbl0.749 m3/m30.749 bbl/bblK Formate 1.57 s.g.0.173 m3/m30.173 bbl/bbl0.173 m3/m30.173 bbl/bblMicrofibrous Cellulose54.519.154.519.1Acrylamide co-polymer11.441.430.5Modified s
35、tarch11.445.72ULV PAC8.5-11.43-4KCO3(dry)buffer14.3514.35CaCO3(D=5)14.3514.35CaCO3(D=25)7.12.57.12.5CaCO3(D=50)21.47.521.47.5甲酸铯钻井液性能甲酸铯钻井液性能钻井液性能钻井液性能设计设计原始配方原始配方(不用不用PAC)改正配方改正配方(使用使用 PAC)Density s.g.50C2.0152.00 2.032.015 2.03pH9-119.5 10.810.4 10.7PV cP 2011-2513-22YP Pa 151.9 9.01.4 3.8Dial 100
36、 Reading lb/100ft2 159-189-14Gels 10 sec Pa 51.0 4.30.5 3.3HPHT Fluid Loss(150C)ml 2011-305.8 16.0MBT kg/m3 than 100%)100%50%1224162084Time(hrs)%ReturnPermeability(S)OBMFormate FluidFormate Fluid+Weak Acid提高油井产量提高油井产量300%-600%Bromide brineFormate brine缩短完井时间缩短完井时间缩缩短完井短完井时间时间(三三)甲酸铯钻、完井液应用实例甲酸铯钻、完井液
37、应用实例 1999年年9月月2002年年8月壳牌石油公司在英国北海海月壳牌石油公司在英国北海海鸟油田鸟油田6口井上首次使用密度为口井上首次使用密度为17.20-18.86ppg甲酸铯甲酸铯作为完井作为完井/修井液。该油田是修井液。该油田是凝析气藏，压力凝析气藏，压力15,000 psi，井底温度，井底温度365oF。1999年目前法国道达尔公司在埃根年目前法国道达尔公司在埃根/富兰克林油富兰克林油田八口井上使用甲酸铯，该油田为气体凝析气藏，在田八口井上使用甲酸铯，该油田为气体凝析气藏，在2万万英尺下压力为英尺下压力为16,000psi，井底温度，井底温度400oF 挪威国家石油公司在海卓油田，
38、挪威近海，凝析气挪威国家石油公司在海卓油田，挪威近海，凝析气田六口井上应用密度为田六口井上应用密度为15.75 ppg甲酸铯做钻井液和完甲酸铯做钻井液和完井液，这些油田的井底温度井液，这些油田的井底温度:297oF，砂岩渗透率为，砂岩渗透率为12,000 mD 甲酸铯钻、完井液应用实例甲酸铯钻、完井液应用实例n维桑油田维桑油田-BHST:118o C 井下压力：井下压力：118C-Fluid density:SG 1.65 泥浆比重：泥浆比重：1.65SG-13 wells 1000-2000 metre horizontal sections13口口10002000米水平段井米水平段井-Dr
39、illed with OBM,completed with perforated liners 用油基泥浆钻井，用油基泥浆钻井，以射孔衬垫完井以射孔衬垫完井三、甲酸铯盐水的回收三、甲酸铯盐水的回收卡博特公司的可回收以上甲酸铯卡博特公司的可回收以上甲酸铯甲酸盐回收甲酸盐回收挪威波什格伦公司通过调节钻井液的挪威波什格伦公司通过调节钻井液的pH值，使钻井液的固相、聚合物及其它组分形成值，使钻井液的固相、聚合物及其它组分形成沉淀，然后经过滤来分离出甲酸盐，可回收沉淀，然后经过滤来分离出甲酸盐，可回收80%的甲酸盐溶液。的甲酸盐溶液。n加入甲酸降低加入甲酸降低pH值，以溶解钻井液中的碳酸钙。如果钻井液中
40、不值，以溶解钻井液中的碳酸钙。如果钻井液中不存在钙盐，仍需加入少量钙盐，因为溶解的钙离子对絮凝聚合物存在钙盐，仍需加入少量钙盐，因为溶解的钙离子对絮凝聚合物形成沉淀起辅助作用。但酸的加量不宜过多，因为这样会增大沉形成沉淀起辅助作用。但酸的加量不宜过多，因为这样会增大沉降颗粒并产生降颗粒并产生CO2。如果甲酸盐浓度足够高，则不必用酸来分离。如果甲酸盐浓度足够高，则不必用酸来分离颗粒。颗粒。n加入氢氧化钾将加入氢氧化钾将pH值至升高值至升高13，此时固相和聚合物形成沉淀，此时固相和聚合物形成沉淀，液体粘度急剧下降，然后使用振动筛除去重新沉淀在体系中的固液体粘度急剧下降，然后使用振动筛除去重新沉淀在体系中的固相。相。n再重新调节再重新调节pH值，用离心机或压滤机除去重新沉淀在体系中的固值，用离心机或压滤机除去重新沉淀在体系中的固相，得到纯度较高的甲酸钾。没有必要过量用碱。相，得到纯度较高的甲酸钾。没有必要过量用碱。n甲酸盐钻、完井液基液可以通过进加入甲酸盐和其它处理剂再次甲酸盐钻、完井液基液可以通过进加入甲酸盐和其它处理剂再次配成钻井液，亦可通过蒸发获得高密度甲酸钾液。配成钻井液，亦可通过蒸发获得高密度甲酸钾液。
