非稠化型杂聚糖苷钻井液体系研究.docx

学兔兔 www.xuetut 天魅气与石油62 NATURAL GAS AND OL 天魅气与石油 2014年08月 非稠化型杂聚糖苷钻井液体系研究 张 洁 张 黎 陈 刚 杨乃旺2 郭 钢3 程 升4 1.西安石油大学化学化工学院，陕西 西安 710065; 2.西安市环保局，陕西 西 安 710068; 3. 中国石油长庆油田公司，陕西 西 安 710021; 4.扬州润达油田化学剂有限公司，江苏 扬州 225261 摘 要 ：为得到非稠化型钻井液体系，研究了添加杂聚糖苷 (KD-03) 的基浆分别和三种水 解聚丙烯腈盐(水解聚丙烯腈钠、水解聚丙烯腈钾、水解聚丙烯腈铵)配合使用的低固相钻井液 性能，测试了不同用量的三种水解聚丙烯腈盐与杂聚糖苷组配所处理钻井液的密度、黏度、电导 率、滤失量等性能参数。结果表明：三种水解聚丙烯腈盐和杂聚糖苷在低固相钻井液中配伍性良 好，可以形成非稠化型钻井液体系，黏度显著降低，各项性能明显改善，滤失量均有所降低。 关键词：杂聚糖；水解聚丙烯腈盐；非稠化；钻井液 DOI:10.3969/j.issn.1006-5539.2014.04.017 0 前言 低固相钻井液有利于油层保护，施工中能提高钻井 速度，节约钻井成本1-。杂聚糖苷(KD-03) 是适用于低 固相钻井液的多功能处理剂，它属于天然杂聚糖衍生 物，数均分子量为30~120万，其中分子量<80万的组分 能溶于水中形成半透明溶胶液，分子量>80万的组分不 溶于水但能均匀悬浮于水中5。 KD-03 作为钻井液处理 剂已经在江苏油田工业化生产并应用，实践证明 KD-03 在钻井液中具有以下作用：a) 能有效避免或减少黏土矿 物的水化膨胀和分散，表现出较强的抑制性；b) 分子的 聚集成膜性产生了良好的造壁性和降滤失效果，能有效 地控制由于固相微粒和滤液侵入地层而引起的储层损 害；c) 在水和岩石矿物颗粒之间的低表面张力和低界面 张力能有效降低因滤液滞留效应而引起的储层损害，并 给泥饼表面带来一定的润滑作用；d) 环状多羟基分子结 构单元使其具有良好的抑制水合物结垢作用，表现出一 定的抗冻性； e) 大分子主链呈线型，使 KD-03 在水基钻 井液中表现出一定的增黏性。上述c)、d)两项同时存在 使 KD-03 在水基钻井液中表现出一定的极压润滑性。此 外，KD-03 在地面条件下易于生物降解，所组配的钻井 液是理想的环保型钻井液{?5-7]。 目前国内外聚合糖类钻井液通常黏度较高，主要通 过聚合糖用量控制滤失量，泥饼质量偏厚且润滑性不 佳。与目前聚合糖类钻井液处理剂的性能类似，KD-03 需要靠提高用量来增大黏度、降低滤失量，在应用中也 存在缺点，如：在用量较少时滤失量偏大，而增加用量虽 能降低滤失量，但同时会引起体系黏度过度增大。要应 用 KD-03, 应调整聚合糖钻井液的组成，扩展聚合糖钻 井液应用范围，使之满足不同地层现场生产要求，本文 研究了KD-03— 水解聚丙烯腈盐低固相钻井液的各项 性能，测试了不同用量的三种水解聚丙烯腈盐与 KD-03 组配钻井液的密度、黏度、电导率、滤失量等性能参数， 开发了一种非稠化型钻井液体系，为进一步优化 KD-03 一水解聚丙烯腈盐低固相钻井液现场应用工艺提供实 验依据。 收稿日期：2013- 12-20 基金项目：国家自然科学基金项目“环保型聚糖-木质素钻井液体系的应用基础研究” 作者简介：张 洁(1963-),女，江西九江人，博士，教授，研究方向为油气田化学与工艺。 学兔免www.xuetut 1 实验部分 1.1 仪器与试剂 ZNN-D? 型六速旋转黏度计、ZNS 型钻井液失水测 定仪、PHS-3C 型酸度计、DDS-11A 型电导率仪；杂聚糖 苷(KD-O3)、水解聚丙烯腈盐为工业级产品，其余试剂均 为分析纯。 1.2 实验内容 1.2.1 钻井液配制 钻井液基浆配方为2000mL 水+80g 膨润土+4g 无水 Na?CO? ;取预水化基浆，添加4% KD-03 和一定量的 水解聚丙烯腈盐，室温下充分混合均匀，陈化。 1.2.2 钻井液性能评价 参照 API标准，对添加了KD-03 的水解聚丙烯腈盐 钻井液的相对密度、表观黏度、塑性黏度、动切力、API滤 失量、pH 值、电导率等性能参数进行测试。 2 实验结果与讨论 2.1 水解聚丙烯腈钠的影响 首先考察了不同用量的水解聚丙烯腈钠对 KD-03 钻井液性能的影响，结果见表1。 表1 不同用量水解聚丙烯腈钠对KD-03钻井液性能影响 实 验 序 号 聚丙 烯腈 钠/ (% 相对 表观 塑性 密度/黏度/黏度/ (g'cm2)(mPa ·s)(mPa ·s) 动切