强抑制性无固相钻井液体系研究

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本论文通过筛选增粘剂、降滤失剂、润滑剂制得无固相钻井液配方。通过不同温度下的分析实验,在合成的抑制剂和实验室常用抑制剂中优选抑制效果较佳且抗高温的抑制剂,并将效果较好的抑制剂应用于制得的无固相钻井液配方及长庆无固相钻井液配方中,在不同温度下评价其配伍性及抑制效能。最后,借助热重分析、红外光谱分析、扫描电镜分析等手段探讨其抑制机理。(1)对目前无固相钻井液体系中常用的增粘剂、降滤失剂、润滑剂进行优选,研制出无固相钻井液体系配方,钻井液配方为:清水+1%黄原胶+1%木质素磺酸钠+3%聚合醇(钻井液配方1)。该配方滤失量为10m L,润滑系数为0.0468,抗温和抗盐性能良好。(2)在25℃下采用线性膨胀法评价了季铵盐类、胺-金属盐配合物类、胺-酸盐类、聚阳离子类等四类30种抑制剂的作用效能,再通过不同温度下的线性膨胀实验、泥球实验、防膨实验、粒径分析实验,优选出抗温性较好的抑制剂,得到如下结果:在90℃下,粘土片在0.5%1631、0.3%AI-12、1%AA-1、0.1%聚阳离子-2中的线性膨胀率分别为32.0%、35.7%、39.1%、34.6%,分别占清水中膨胀率的41.3%、46.1%、50.5%、44.7%,占4.0%KCl中膨胀率的51.1%、57.0%、62.5%、55.3%,体现出了良好的抑制性和抗高温性。(3)配伍性实验表明:将上述四种抑制剂与配方1钻井液和长庆无固相钻井液配方(配方2钻井液)进行复配,钻井液各项性能基本保持稳定,体现出良好的配伍性。线性膨胀实验表明:在90℃下,与不添加抑制剂的情况相比,在配方1钻井液中加入0.5%1631后粘土线性膨胀率下降了13.8%,在配方2钻井液中添加0.1%聚阳离子-2后粘土线性膨胀率下降了12.3%,抑制效果显著。泥球实验、防膨实验、粘土颗粒粒径分析实验均证明其良好的抑制效果。(4)热重分析结果表明:粘土在0.5%1631溶液和0.1%聚阳离子-2溶液中的失重率分别为8.9%和9.9%,明显低于在清水中的失重率即15.4%,说明其可以有效滞缓水分子向粘土中的渗透作用。红外光谱分析结果表明:0.5%1631溶液和0.1%聚阳离子-2溶液在对粘土晶体结构无明显影响的情况下起到抑制作用。扫描电镜分析结果表明:经0.5%1631溶液和0.1%聚阳离子-2溶液处理的粘土颗粒直径明显增大,说明其可以有效抑制粘土的水化分散。
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