超高密度钻井液机.pptVIP

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超高密度钻井液机理研究 石油大学(北京)石油天然气工程学院 赵雄虎 重晶石在超高密度钻井液中的作用机理研究 重晶石作为钻井液加重剂得到广泛的应用,在超高密度钻井液中使用也取得了成功。本文采用了吸附等温线法、颗粒度分析法和微电泳法,证实在碱性条件下重晶石表面带有负电荷,ξ电势为负值。超高密度钻井液添加剂DQG-1可以吸附在重晶石表面,并存在最大吸附。重晶石参与超高密度钻井液结构的形成,解释了超高密度钻井液中的现象。 1.概述 按泥浆密度分类 普通泥浆:不用加重剂; 普通加重泥浆:1.6; 高密度泥浆:1.6r 2.4; 超高密度泥浆:2.4; 1.概述 玉门油田为了克服注水井的高压问题,研制并成功使用了密度为2.6g/cm3的钻井液。 滇黔桂石油勘探局为了解决官渡构造3800米压力系数达2.85g/cm3高压地层,成功地使用了密度达3.02g/cm3钻井液钻了两口井。 国内外普遍认为重晶石加重的钻井液密度上限为2.4g/cm3 1.概述 G.V.Chiligarian 等1983年发表文章认为,重晶石的加重极限可以达到22磅/加仑(2.64g/cm3 ) Adam T.Bourgoyne Jr 等认为正常钻井作业期间地层孔隙压力从不要求钻井液密度大于19磅/加仑(相当于2.28g/cm3 ), 因为这是地壳中存在的矿物和液体的平均密度[1] 。 2.实验材料及方法 主要仪器和材料 DQG-1:木质素磺酸盐,固相含量约有33%左右,呈棕黑色粘稠状液体。 特制重晶石:土红色。. 普通重晶石:灰色,取自华北油田。 膨润土:二级膨润土。 岛津UV-120-02型分光光度计, Coulter LS130 激光粒度仪, PEN KEM INC.的LAZER ZEE MODEL 501 激光?电势测定仪 2.2 测定方法 DQG-1在重晶石表面的吸附等温线测定 分别取浓度为0.4%、0.2%、0.1%、0.05%、0.025%和0.0125%的DQG-1溶液各100毫升,加入到250ml干燥的具塞磨口锥形瓶中。精确称取5克重晶石, 分别加入到锥形瓶中。水浴加热到40℃,调节PH=10,恒温振荡8小时。取溶液少许放入离心管中,以2000rpm的速度,离心10分钟,取上部清液在室温下测吸光度。通常由吸光度值即可求得平衡时浓度。 2.2 测定方法 2.2 测定方法 ξ电势测定 将测定吸附等温线后的各溶液或钻井液用超声波振荡后搅拌摇匀。取1ml溶液用蒸馏水稀释到100ml,调节PH=10,在室温下测定ξ电势,并转换为20℃时的ζ电势。 2.2 测定方法 ξ电势测定 膨润土浆液:分别称取2克膨润土加入到浓度分别为0、 0.0125%、 0.025%、 0.05%、0.1%、 0.2%和0.4%的DQG-1溶液中,搅拌、老化24小时后备用。 2.2 测定方法 ξ电势测定 2.2 测定方法 颗粒度的测定 特制重晶石在不同浓度DQG-1溶液中的颗粒大小统计值 2.2 测定方法 颗粒度的测定 膨润土在不同浓度DQG-1溶液中的颗粒度大小分布的测定 3. 结果和讨论 DQG-1在重晶石表面的吸附规律 DQG-1在两种重晶石表面均有吸附。普通重晶石的吸附量大,特制重晶石的吸附量相对的要小一些,而且较早达到饱和吸附。 DQG-1在重晶石表面的吸附导致重晶石表面电性增加,使得颗粒较小的重晶石可以悬浮在溶液中,而不能通过离心的方法除去。 在碱性条件下,重晶石表面是带负电的。 3. 结果和讨论 DQG-1在重晶石表面的吸附规律 重晶石是由Ba2+和SO42-离子组成的。Ba2+半径大,极化率较大,可达1.55×1010m。它与离子之间相互作用,较多地体现为共价键,因而很难溶于水,也不易与其它物质反应,呈现出惰性。 另一方面,重晶石表面离子处于不平衡状态,可以吸附其它物质。 3. 结果和讨论 DQG-1在重晶石表面的吸附规律 重晶石在不同浓度DQG-1溶液中颗粒度分布实验也表明,DQG-1可以促进重晶石分散。 DQG-1吸附在重晶石颗粒表面上。 3. 结果和讨论 膨润土与DQG-1的相互作用规律 DQG-1吸附于粘土颗粒边面断键处,形成吸附水化层。其较高的负电荷也使得ζ电势增加,增加了颗粒间斥力,从而削弱粘土颗粒间的边-边和边-面连接,削弱或拆散空间网架结构。 DQG-1高价阳离子又抑制了ζ电势的升高,二者共同作用使得ζ电势随浓度增加变化不大。 3. 结果和讨论 膨润土与DQG-1的相互作用规律 阳离子使膨润土颗粒聚集和阴离子使膨润土颗粒分散,二者共同作用,使得颗粒变粗的现象并不明显。 3. 结果和讨论 超高密度钻井液作用机理解释 ①通常认为重晶石是惰性的,不与其他物质发生反应。实际上,此时所用的分散剂含有Fe3+、Al3+和T

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