黄强论文 冲砂液用聚合物的选择.doc

目录
第1章概述 1
本论文研究的目的及意义 1
国内外冲砂液研究的现状 1
本论文研究的内容 2
第2章冲砂液的分类和体系选择 3
冲砂液的分类 3
冲砂液体系的选择 4
第3章 聚合物的简介 8
HPAM的简介 8
HPAM的作用机理 9
瓜胶的简介 12
第4章实验结果分析 13
实验过程 13
不同聚合物对冲砂液性能影响的分析 16
第5章 聚合物流变模式的选择 26
聚合物常用流变模式及其常规计算方法 26
几种常用的优选方法 28
瓜胶流变模式的优选 30
结论 31
参考文献 32
致谢 33
第1章概述
本论文研究的目的及意义
随着水平井及特殊工艺井油气钻探越来越多,对冲砂液技术提出了更高的要求。“安全、健康、高效”的冲砂液和逐渐形成的“冲砂液系统工程技术”的概念,标志着冲砂液技术研究和应用进入了一个全新的发展阶段,如何提高冲砂液处理剂和冲砂液的水平,以及今后冲砂液处理剂和冲砂液的开发方向成为研究的重要内容。冲砂液工艺技术应向冲砂液工程技术转化,最终形成冲砂液工程技术,提高钻井综合效益,有效地保护油气层和提高油井产量。
国内外冲砂液研究的现状
国内外冲砂液技术现状
现状图1是国内外近10 年处理剂新品种增加情况。国内外处理剂新品种的增加量在逐渐降低,特别是国外降低比较明显,这说明国外在新产品的研制方面脚步放慢。国内在20世纪90年代初期发展较快,90年代后期速度变缓,进入21世纪发展速度又有所加快,但总的趋势是发展放缓[1]。
图1 国内处理剂新品种增加情况
发展方向
根据国内外冲砂液技术现状,今后冲砂液处理剂应重点研究:
(1)适用于深井(大于4500 m)、抗高温(150~180℃或更高)、抗盐(NaCl至饱和)、抗钙或镁的增粘剂,降滤失剂,降粘剂和流型改进剂。
(2)大位移井,多分支井和水平井用的润滑剂、井壁稳定剂、流型改进剂和低伤害处理剂。
(3)复杂易坍塌地层的泥页岩稳定剂、井壁封固剂和堵漏剂。
(4)低渗透地层钻井用保护油气层的各种处理剂。
(5)对环境要好、低成本的天然材料改性产品及无污染、能适用于环境保护要求的合成聚合物处理剂。
今后工作重点
(1)开发专用的新单体,改进已有聚合物性能;开展无机—有机单体聚合物处理剂研究,以降低聚合物成本;有利于保护油气层的屏蔽暂堵剂和冲砂液化学固相清洁剂的完善,适用于不同地层温度的聚合醇或多元醇研究应用。
(2)重视天然产品的开发,主要包括木质素资源的利用,褐煤的深度改性,以及淀粉和纤维素资源在油田化学中的应用。
(3)规范产品命名,统一产品标准,标明产品的化学名称或化学成分。适当开展基础研究,为开展处理剂的研制提供分子设计依据,并利用分子设计进行处理剂的合成。重视与油气层保护和环境保护对应新产品的开发。
本论文研究的内容
通过选择不同阳离子聚合物添加至冲砂液中,试验得出不同聚合物对冲砂液性能的影响。其中选取的阳离子聚合物包括:DCL、HPAM、LT、Desco、AL、瓜胶等添加剂。具体实验内容包括:
(1)测定不同类型聚合物在不同加量下冲砂液的粘度和滤失量。
(2)优选出合适的聚合物(即提高冲砂液性能的聚合物)。
(3)确定聚合物的最佳流变模式(宾汉、卡森、幂律、赫巴等)。
第2章冲砂液的分类和体系选择
冲砂液的分类
(1)天然冲砂液:该类冲砂液由膨润土、适量纯碱或烧碱以及清水配制而成,或利用清水在易造浆地层钻进而自然形成。它基本上不添加处理剂,常用于表层或浅层钻进。
(2)分散冲砂液:是以各种分散剂(如丹宁碱液、本质素磺酸盐等)作为主剂配制而成的水基冲砂液。
(3)钙处理冲砂液:是一种因含有一定量Ca2+和分散剂,体系中的粘土颗粒保持适度絮凝状态,从而可以提高一直能力的水基冲砂液。根据Ca2+来源不同,又分为石灰冲砂液、石膏冲砂液和***化钙冲砂液三种类型。
(4)聚合物冲砂液:这类体系由于选用具有絮凝和包被租用的长链聚合物进行处理,因而具有良好的剪切稀释特性。聚合物在冲砂液中还起增粘、降滤失、絮凝劣质土和稳定地层等作用。
(5)低固相冲砂液:是指体系中低密度固相的体积百分含量在不超过10%的水基冲砂液,其中,膨润土的体积百分含量应控制在3%以下,钻屑与膨润土的比值应小于2:1。其主要特点是可以明显地提高机械钻速。
(6)盐水基冲砂液:是指体系中NaCl的重量百分含量大于1%的水基冲砂液。当NaCl浓度达到饱和时,称为饱和盐水冲砂液。这类高矿化度的冲砂液体系对粘土的水化有较强的抑制作用[2