无固相钻井液弱凝胶提切剂GEL-30的研究与应用.doc

无固相钻井液弱凝胶提切剂GEL-30的研究与应用 摘要：常规的钻井液提切剂(如：HV-CMC 、HEC等)已不能满足无固相钻井液体系所要求的低剪切速率高粘度的要求，同时这些聚合物提切剂大多难以生物降解，使用后对环境存在污染大等问题。针对上述问题，本文以生物聚合物为主要原料，通过表面活性剂活化、复合等工艺制备得到了一种新型弱凝胶提切剂。室内实验和现场应用结果表明，弱凝胶提切剂GEL-30具有优良的抗盐和抗温性能，在低剪切速率下具有很高的粘度(10%NaCl盐水，160℃条件下,老化16小时后,0.3r/min条件下，粘度仍可达80000mpa.s以上)。同时，携岩能力强，可生物降解，无毒，满足了钻井工程要求和环保要求。 关键词：无固相钻井液，弱凝胶，提切剂，研究，应用 1引言 随着石油钻探技术的不断发展，钻井液技术也随之发展和进步。目前研究较多的是无固相钻井液，无固相钻井液是一种在配置时不含任何固相、含有一定化学抑制剂(用于抑制地层造浆)、密度接近于清水的钻井液体系，该钻井液体系的优点是密度低，能大大提高钻头高效破岩能力，缺点是悬浮性差，使用不当易引起沉沙卡钻。无固相钻井液快速钻井技术因体系密度低，可降低钻井液与地层流体之间的正压差，减少井底的‘压持效应’，由此提高机械钻速，实现安全优质快速钻井之目的。 目前，国内的无固相钻井、完井液主要研究方向为【1-5】：(1)甲酸盐无固相钻井完井液；(2)无固相盐水聚合物钻井液完井液；(3)FA367/KCl无固相钻井完井液；(4)无固相正电性钻井完井液；(5)无固相有机盐钻井完井液等。但是伴随着无固相钻井液出现一个新问题，需要高效的提切剂以保证钻井液体系优良的流变性能和携砂性能。常规的钻井液提切剂(如：HV-CMC 、HEC等) 已不能满足无固相钻井液体系所要求的低剪切速率高粘度（高剪切稀释性）的要求，同时这些聚合物提切剂大多难以生物降解，使用后对环境存在污染大等问题，迫切需要研究开发新型环保无固相钻井液用提切剂。 2弱凝胶提切剂GEL-30的性能评价 2.1 弱凝胶提切剂GEL-30的制备 以天然生物聚合物为主要原料， 将生物聚合物加入到表面活性剂水溶液中，进行活化反应。活化后产品经干燥、粉碎，得到中间产品。将中间产品与纤维素改性物、抗高温氧化剂等复合制备得到弱凝胶提切剂。 2.2 评价方法 （1）成胶性能评价 在200ml烧杯中加入98ml水，开启搅拌器，转速3000r/min,边搅拌边加入2.0g弱凝胶提切剂GEL-30，（wt%=2%）待产品完全加入后，继续搅拌10min，静置，观察和记录产品的成胶时间和状态。（如何观察与判断？） (2)抗盐性能评价 量取400ml蒸馏水，加入40g氯化钠，充分溶解均匀，即成10%NaCl盐水溶液置于高搅杯中。向高搅杯中先加入1.0g碳酸钠，在转速为10000r/min的条件下，加入8.0g弱凝胶提切剂GEL-30，高搅(转速10000r/min )20min后，于室温下密闭？水化4h，再高搅5min，按GB/T16783.1-2006的规定在六速旋转粘度计上测定样品溶液的φ600、φ300、φ200、φ100、φ6、φ3的粘度、动切力及10s、10min的静切力，用DV-II粘度测定仪测定0.3r/min的低剪切速率粘度。 （3）抗温性能评价 量取400ml蒸馏水，加入40g氯化钠，充分溶解均匀，即成10%NaCl盐水溶液置于高搅杯中。向高搅杯中先加入1.0g碳酸钠，在转速为10000r/min的条件下，加入8.0g弱凝胶提切剂GEL-30，高搅(转速10000r/min )20min后，于室温下密闭水化4h，再高搅5min，放入滚子炉中，在160℃下，恒温滚动16小时后，取出冷却至室温，再高搅5min后，按GB/T16783.1-2006的规定在六速旋转粘度计上测定样品溶液的φ600、φ300、φ200、φ100、φ6、φ3的粘度、动切力及10s、10min的静切力，用DV-II粘度测定仪测定0.3r/min的低剪切速率粘度。 （2）、（3）评价结果计算： AV= R600/2.......................................(1) PV=R600-R300......................................(2) YP=0.48×(R300-PV)...............................(3) G10S(或G10min)=R3/2 ................................(4) 式中: PV——塑性粘度，mPa.s ； YP——动切力， Pa； R600、R300、R3——600r/min，300r/min，3r/min时的稳定读值，mPa.