钻井液用环保型低黏提切剂的研究

作     者：田雯 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张洁

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：钻井液 环保 低黏 提切剂 

摘      要：针对目前长水平段、超深井和大斜度井等复杂井越来越多,钻井工艺难度逐渐加大,现有的钻井液处理剂已无法完全满足钻井需求。另外,随着国家对环境保护的日趋重视,研发出新型的环保型钻井液提切剂势在必行。本论文确立环保低黏提切剂的研究目标,以植物基材料为原料,研发出同时满足环保和钻井工程要求的高性能低黏提切剂,并对其处理的钻井液的流变性能、抗温性能、抑制性能和配伍性能进行室内实验评价,然后通过红外光谱和热重分析等分析方法表征所制得的高性能低黏提切剂并探究其作用机理,主要研究内容包括以下两个方面:(1)改性魔芋胶钻井液提切剂研制:基于魔芋葡甘聚糖具有的理化性质和功能,以其为原料分别与十几种不同类型改性剂进行复配和化学改性,通过对比评价其改性生物胶胶液的流变性能,筛选出两种提切性能较突出的改性魔芋胶,并对其在钻井液中的性能进行评价,并采用红外光谱和热重分析等手段探讨其作用机理。结果表明:在室温30℃下,络合改性剂A04改性魔芋胶可以在不降低黏度的情况下将其胶液的动塑比由0.77 Pa/m Pa·s提高至1.77 Pa/m Pa·s,塑性黏度由32.00 m Pa·s提高至35.00 m Pa·s;植物酚B02改性魔芋胶可提高至1.12 Pa/m Pa·s,塑性黏度仅增加至42.00 m Pa·s;将其添加至钻井液后,与其他钻井液处理剂配伍性良好,且具有较明显的提切性能和较强的抑制性,润滑系数小,抗盐抗温能力较差,但在相同的老化温度和相同的Na Cl含量下,改性魔芋胶性能更加优越,故本研究可为基于魔芋胶的提切剂开发和应用提供理论指导。(2)改性黄原胶钻井液提切剂研制:以黄原胶为基础原料,通过金属络合改性、化学接枝和复配等手段,对改性后黄原胶胶液的流变性能对比评价,筛选出两种工艺简单、性能优异的改性黄原胶,并采用以上使用的分析手段探讨其作用机理。研究表明:在室温30℃下,将相对质量分数为1.5%的植物酚B03与黄原胶胶液复配后,能使其动塑比由2.27 Pa/m Pa·s提高至2.76 Pa/m Pa·s,塑性黏度由13.00 m Pa·s降低至12.50 m Pa·s;在温度为90℃,1‰Na OH做催化剂,以10%接枝剂CAM做改性剂,对黄原胶进行接枝改性,能使其动塑比提高至3.13 Pa/m Pa·s,塑性黏度降低至12.00 m Pa·s;同样地,将这两种改性黄原胶添加至钻井液后也表现出较突出的性能,如动塑比增加、强抑制性和降滤失性能,并且其抗温抗盐能力取得重大突破。在常用的钻井液体系中加入植物酚B03改性黄原胶后抗温能力达到达90℃,加入接枝剂CAM改性黄原胶后抗温能力可提高到110℃,在含3%-12%Na Cl和KCl含量范围内,两种改性黄原胶处理的钻井液各项性能均能保持稳定,所以本论文开发的改性黄原胶是一种具有多重功效的高性能钻井液低黏提切剂。