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稳定的膨润土和海泡石混合物制备水基钻井液
发布时间:2015-3-25 15:26:30  作者:  来源:  浏览次数:1035

      粘土对控制钻井液的流变性和滤失性有重要作用,钠膨润土是常用的钻井用粘土,但会在高温下絮凝;海泡石的流变性同样适于钻井,而且具有高温稳定性,但其缺点在于降滤失能力和抗污染能力差。研究证明,膨润土和海泡石无法在同一水基钻井液中匹配,如果将其复配到一起,会导致流变性恶化:钠膨润土和海泡石单独呈现为宾汉塑性流体,而且具有很强的触变性。但是其混合物表现为牛顿流体,且基本没有触变性;另外,混合后流体塑性粘度和动切力比单独的两种土浆低。

      Ertuğrul İşçi等通过添加水溶性聚合物-聚乙烯醇作为稳定剂,最终制得了2%钠膨润土和1%海泡石的稳定的悬浮液。聚乙烯醇是一种线性聚合物,易溶于水、廉价、无毒无味、张力大、可弯曲,并且可以完全降解。作为一种非离子型聚合物,聚乙烯醇可以通过氢键作用于粘土表面或者进入粘土层之间。聚乙烯醇通过覆盖在粘土颗粒表面,阻止钠膨润土和海泡石粘土颗粒之间的相互作用,并通过架桥作用形成网状结构,将水包裹住,形成稳定的分散体系。通过研究,确定了2%钠膨润土和1%海泡石中的聚乙烯醇加量分别为0.8-1 g/l和0.5-0.7 g/l,而更多的聚乙烯醇会导致粘土絮凝。而2%钠膨润土和1%海泡石的混合物添加0.9-1 g/l 和1.5-1.7 g/l的聚乙烯醇可以达到稳定。下图显示了不同粘土浆的塑性粘度和动切力随聚乙烯醇加量的变化情况:

      作者进一步通过测试添加不同浓度的聚乙烯醇后,不同温度下钻井液的流变性来考察其稳定性。结论包括:加入聚乙烯醇后,钠膨润土和海泡石的混合土浆表现为宾汉流体;温度上升,动切力增大,塑性粘度基本不变;混合液两周后未出现沉淀。

      对混合浆的API测试结果为:密度8.7 lbm/gal;pH值为9;滤饼厚度3mm;滤失量21.6ml;温度达到125℃、压力1300 psi时,粘度与室温相比略微增加。

 

源自:Journal of Petroleum Science and Engineering 76 (2011) 1-5

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