CMC作為一種抗鹽抗鈣的降濾失劑,在鉆井液中速溶性廣泛應用;由于CMC的分子量較大,溶解 較慢,起到相應的性能調控作用需要一定的時間。速溶性CMC由于制備的工藝過程與鉆井液 用CMC存在一定的差異,其溶解性能更為優(yōu)良,用于鉆井液的失水控制,對于鉆井液性能的 快速調節(jié)和控制將十分有利。速溶性CMC的加入能增大鉆井液的粘度,在井壁上形成薄而堅、 滲透性低的濾餅,使濾失量降低,并能抗各種可溶性鹽類的污染,隨著石油鉆井領域的擴大 和平均鉆井深度的增加,人們要求CMC具有更好的抗鹽、抗溫和溶解性能。
1實驗部分 1.1基裝配制(1)淡水基漿:在1L水中加入2.4g純堿和40g膨潤土,高速攪拌5min,室溫放置24h得淡水基漿。
(2)鹽水基漿:在1L 4%的膨潤土淡水基漿中加入40g氯化鈉,高速攪拌5min,室溫放 置24h,得鹽水基漿。
(3)飽和鹽水基漿:在1L 4%的膨潤土淡水基漿中加入36%的氯化鈉,高速攪拌5min, 室溫放置24h,得飽和鹽水基漿。
1.2鉆井液濾失量和流變參數(shù)測試參考SY/T 5612-93鉆井液測試程序、SY/T5241-91水基鉆井液用降濾失劑評價程序所 規(guī)定的方法進行。將一定量的待測樣品加入基漿中,在常溫或高溫下老化一定時間,用ZNN 一D6型六速旋轉粘度計測定鉆井液的流變參數(shù):用ZNS型失水儀測定鉆井液的濾失量,以 鉆井液的濾失量大小評價產(chǎn)物的降濾失能力,濾失量越小降濾失能力越強,反之亦然。
2實驗結果與討論 2.1 CMC加量對鉆井液性能的影響為了評價降濾失劑的加量對鉆井液性能的影響,在三種鉆井液體系中測定了降濾失劑不 同加量下的鉆井液濾失量以及流變性。
(l)淡水鉆井液考察了不同加量的降濾失劑對淡水鉆井液濾失量以及流變性能的影響,結果如表1所示。 表1 CMC的加量對淡水鉆井液性能影響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,隨著降濾失劑CMC加量的增加,淡水鉆井液的濾失量不斷減小,淡水基漿 的濾失量為22mL,當降濾失劑加量為0.5%時濾失量較小,僅為8.4mL,可見,降濾失劑CMC 在淡水鉆井液體系中具有較為明顯的降濾失效果,加量為0.8%與加量為0.5%時相比濾失量 變化不大,因此降濾失劑在淡水鉆井液中的最佳使用量為0.5%。
(2)鹽水鉆井液考察了不同加量的降濾失劑對鹽水鉆井液濾失量以及流變性能的影響,結果如表2所示。
由表2可知,在鹽水鉆井液體系中,當降濾失劑的加量較小時,雖然濾失量有很明顯的 減少,但是仍然具有很大的濾失量,當降濾失劑加量為大于0.8%時鹽水鉆井液均保持很小 的濾失量,且隨著加量增加,濾失量不斷的減少,當加量為1.0%時濾失量達到較小值,此 加量為降濾失劑在鹽水鉆井液中的最佳加量。
表2 CMC的加量對鹽水鉆井液性能影響CMC/%AV/mPasPV/mPasYP/PaFL/mL0220720.512.584.5260.816.5124.5181.023185141.227207121.532.52111.511(3)飽和鹽水鉆井液考察了不同加量的降濾失劑對飽和鹽水鉆井液濾失量以及流變性能的影響,結果如表3 所示。
表3 CMC的加量對飽和鹽水鉆井液的性能影響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,若想在飽和鹽水鉆井液體系中達到較好的降濾失效果,則降濾失劑必須有 較大的加量。當加量小于0.8%時雖然飽和鹽水鉆井液的濾失量下降得十分明顯,但是仍處于 較大的數(shù)值,當加量達到1.5°%時飽和鹽水鉆井液的濾失量則處于較小的數(shù)值,繼續(xù)增加降濾 失劑的使用量,鉆井液的濾失量降低的不甚明顯。這是因為飽和鹽水鉆井液體系中由于含鹽 過大,降濾失劑容易發(fā)生鹽析而失去效果,要想取得較好的降濾失性能,必須犧牲一部分的 降濾失劑加量來抵消飽和鹽水鉆井液的鹽析作用。當加量達到一定的數(shù)值后,除去抵消鹽析 用掉的加量,仍然有足夠的降濾失劑來發(fā)揮作用。
2.2抗溫性能評價將淡水基漿+1.5%CMC在不同的溫度下滾動老化16h ,實驗發(fā)現(xiàn),當老化溫度從80°C上升 到120°C時,泥漿表觀黏度不斷下降,但下降的幅度較小,濾失量隨溫度升高略呈升高趨勢,可 見CMC可抗溫至120C。
表4溫度對CMC流變性及濾失量的影響溫度/CAV/mPa-sPV/mPasYP/PaFL/mL2598.55447.56.18087.54542.56.8120754233.57.62.3抗鹽性能評價表5為NaCl對淡水基漿+1.5%CMC體系流變性及API濾失量的影響,其熱滾條件為:120°C下熱滾16小時。
表5CMC的抗鹽性能測試結果NaClAVPVYPFL/%/mPa^s/mPa^s/Pa/mL0熱滾前7542336.1熱滾后102.55647.57.610熱滾前3513227.4熱滾后3012189.815熱滾前2510158.6熱滾后25111412.5熱滾前31.51219.58.820熱滾后22.51012.51530熱滾前36132310熱滾后16124.017.835熱滾前341420.09.8熱滾后17.5143.518.5表5的結果表明,隨NaCl加量的增加,粘切力表現(xiàn)為逐步下降的趨勢,當鹽達到飽和時, 體系仍具有一定的粘度切力。溫度的影響在鹽的加量較高時,粘切的下降趨勢更為明顯。因 此該產(chǎn)品若應用于鹽水泥漿體系,則其加量應該增加,這符合鹽水泥漿的實驗情況。從濾失 性的實驗結果來看,CMC的抗鹽降濾失效果明顯。1.5%CMC —粘土漿在加鹽達到飽和后,120 °Cx16小時熱滾前后的API失水分別為10ml和17.8ml,處于較低的水平,根據(jù)鉆井中泥漿的成 分更為復雜的實際情況,由于其它固相成分及處理劑的存在,實際的濾失量會更低。
3結論⑴速溶性CMC在淡水鉆井液中具有較強的降濾失作用;CMC含量為0.5%時,鉆井液體系 可以達到良好的流變性和較小的降濾失水。
(2)在鹽水鉆井液中,隨速溶性CMC含量的增加,鉆井液的表觀粘度(AV)、動切力(YP)、 呈上升趨勢,說明該產(chǎn)品有一定的增粘作用。
(3)產(chǎn)品在120°C仍具有較好的降濾失能力,抗溫可達到120°C。
(4)產(chǎn)品溶解性好,抗鹽性能優(yōu)良,可用于鹽水及飽和鹽水泥漿。
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