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一种速溶性CMC作为钻井液降滤失水剂的室内评价

发布日期:2015-05-18 10:15:30
速溶性
CMC作为一种抗盐抗钙的降滤失剂,在钻井液中速溶性广泛应用;由于CMC的分子量较大,溶解 较慢,起到相应的性能调控作用需要一定的时间。速溶性CMC由于制备的工艺过程与钻井液 用CMC存在一定的差异,其溶解性能更为优良,用于钻井液的失水控制,对于钻井液性能的 快速调节和控制将十分有利。速溶性CMC的加入能增大钻井液的粘度,在井壁上形成薄而坚、 渗透性低的滤饼,使滤失量降低,并能抗各种可溶性盐类的污染,随着石油钻井领域的扩大 和平均钻井深度的增加,人们要求CMC具有更好的抗盐、抗温和溶解性能。
 
1实验部分 1.1基装配制(1)淡水基浆:在1L水中加入2.4g纯碱和40g膨润土,高速搅拌5min,室温放置24h得淡水基浆。
 
(2)盐水基浆:在1L 4%的膨润土淡水基浆中加入40g氯化钠,高速搅拌5min,室温放 置24h,得盐水基浆。
 
(3)饱和盐水基浆:在1L 4%的膨润土淡水基浆中加入36%的氯化钠,高速搅拌5min, 室温放置24h,得饱和盐水基浆。
 
1.2钻井液滤失量和流变参数测试参考SY/T 5612-93钻井液测试程序、SY/T5241-91水基钻井液用降滤失剂评价程序所 规定的方法进行。将一定量的待测样品加入基浆中,在常温或高温下老化一定时间,用ZNN 一D6型六速旋转粘度计测定钻井液的流变参数:用ZNS型失水仪测定钻井液的滤失量,以 钻井液的滤失量大小评价产物的降滤失能力,滤失量越小降滤失能力越强,反之亦然。
 
2实验结果与讨论 2.1 CMC加量对钻井液性能的影响为了评价降滤失剂的加量对钻井液性能的影响,在三种钻井液体系中测定了降滤失剂不 同加量下的钻井液滤失量以及流变性。
 
(l)淡水钻井液考察了不同加量的降滤失剂对淡水钻井液滤失量以及流变性能的影响,结果如表1所示。 表1 CMC的加量对淡水钻井液性能影响CMC/%AV/mPasPV/mPasYP/PaFL/mL012.575.522.00.326.51610.512.00.537.52017.58.40.858.53226.57.71.072.55032.56.71.5102.55647.56.12.0141.57863.55.8由表1可知,随着降滤失剂CMC加量的增加,淡水钻井液的滤失量不断减小,淡水基浆 的滤失量为22mL,当降滤失剂加量为0.5%时滤失量较小,仅为8.4mL,可见,降滤失剂CMC 在淡水钻井液体系中具有较为明显的降滤失效果,加量为0.8%与加量为0.5%时相比滤失量 变化不大,因此降滤失剂在淡水钻井液中的最佳使用量为0.5%。
 
(2)盐水钻井液考察了不同加量的降滤失剂对盐水钻井液滤失量以及流变性能的影响,结果如表2所示。
 
由表2可知,在盐水钻井液体系中,当降滤失剂的加量较小时,虽然滤失量有很明显的 减少,但是仍然具有很大的滤失量,当降滤失剂加量为大于0.8%时盐水钻井液均保持很小 的滤失量,且随着加量增加,滤失量不断的减少,当加量为1.0%时滤失量达到较小值,此 加量为降滤失剂在盐水钻井液中的最佳加量。
 
表2 CMC的加量对盐水钻井液性能影响CMC/%AV/mPasPV/mPasYP/PaFL/mL0220720.512.584.5260.816.5124.5181.023185141.227207121.532.52111.511(3)饱和盐水钻井液考察了不同加量的降滤失剂对饱和盐水钻井液滤失量以及流变性能的影响,结果如表3 所示。
 
表3 CMC的加量对饱和盐水钻井液的性能影响CMC加量/%AV/mPasPV/mPasYP/PaFL/mL01.5112200.57.561.5370.8871201.01082151.512.5102.511.52.020152.510由表3可知,若想在饱和盐水钻井液体系中达到较好的降滤失效果,则降滤失剂必须有 较大的加量。当加量小于0.8%时虽然饱和盐水钻井液的滤失量下降得十分明显,但是仍处于 较大的数值,当加量达到1.5°%时饱和盐水钻井液的滤失量则处于较小的数值,继续增加降滤 失剂的使用量,钻井液的滤失量降低的不甚明显。这是因为饱和盐水钻井液体系中由于含盐 过大,降滤失剂容易发生盐析而失去效果,要想取得较好的降滤失性能,必须牺牲一部分的 降滤失剂加量来抵消饱和盐水钻井液的盐析作用。当加量达到一定的数值后,除去抵消盐析 用掉的加量,仍然有足够的降滤失剂来发挥作用。
 
2.2抗温性能评价将淡水基浆+1.5%CMC在不同的温度下滚动老化16h ,实验发现,当老化温度从80°C上升 到120°C时,泥浆表观黏度不断下降,但下降的幅度较小,滤失量随温度升高略呈升高趋势,可 见CMC可抗温至120C。
 
表4温度对CMC流变性及滤失量的影响温度/CAV/mPa-sPV/mPasYP/PaFL/mL2598.55447.56.18087.54542.56.8120754233.57.62.3抗盐性能评价表5为NaCl对淡水基浆+1.5%CMC体系流变性及API滤失量的影响,其热滚条件为:120°C下热滚16小时。
 
表5CMC的抗盐性能测试结果NaClAVPVYPFL/%/mPa^s/mPa^s/Pa/mL0热滚前7542336.1热滚后102.55647.57.610热滚前3513227.4热滚后3012189.815热滚前2510158.6热滚后25111412.5热滚前31.51219.58.820热滚后22.51012.51530热滚前36132310热滚后16124.017.835热滚前341420.09.8热滚后17.5143.518.5表5的结果表明,随NaCl加量的增加,粘切力表现为逐步下降的趋势,当盐达到饱和时, 体系仍具有一定的粘度切力。温度的影响在盐的加量较高时,粘切的下降趋势更为明显。因 此该产品若应用于盐水泥浆体系,则其加量应该增加,这符合盐水泥浆的实验情况。从滤失 性的实验结果来看,CMC的抗盐降滤失效果明显。1.5%CMC —粘土浆在加盐达到饱和后,120 °Cx16小时热滚前后的API失水分别为10ml和17.8ml,处于较低的水平,根据钻井中泥浆的成 分更为复杂的实际情况,由于其它固相成分及处理剂的存在,实际的滤失量会更低。
 
3结论⑴速溶性CMC在淡水钻井液中具有较强的降滤失作用;CMC含量为0.5%时,钻井液体系 可以达到良好的流变性和较小的降滤失水。
 
(2)在盐水钻井液中,随速溶性CMC含量的增加,钻井液的表观粘度(AV)、动切力(YP)、 呈上升趋势,说明该产品有一定的增粘作用。
 
(3)产品在120°C仍具有较好的降滤失能力,抗温可达到120°C。
 
(4)产品溶解性好,抗盐性能优良,可用于盐水及饱和盐水泥浆。
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