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微泡沫流体失稳形式及其机制分析

杨倩云 王宝田 杨华 赵怀珍

杨倩云,王宝田,杨华,等. 微泡沫流体失稳形式及其机制分析[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):456-461 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.009
引用本文: 杨倩云,王宝田,杨华,等. 微泡沫流体失稳形式及其机制分析[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):456-461 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.009
YANG Qianyun, WANG Baotian, YANG Hua, et al.Analysis of the mode and mechanisms of destabilization of micro foams[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):456-461 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.009
Citation: YANG Qianyun, WANG Baotian, YANG Hua, et al.Analysis of the mode and mechanisms of destabilization of micro foams[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):456-461 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.009

微泡沫流体失稳形式及其机制分析

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.009
基金项目: 胜利石油工程有限公司基金项目“抗高温强封堵微泡沫钻井液技术研究”(SKG1808);中石化石油工程技术服务有限公司基金项目“致密油气藏储层保护钻井技术研究”(SG2001-4K)
详细信息
    作者简介:

    杨倩云,硕士,高级工程师,现在主要从事钻井液技术研究。电话(0546)6383198;E-mail:yangqy83.ossl@sinopec.com

  • 中图分类号: TE254.1

Analysis of the Mode and Mechanisms of Destabilization of Micro Foams

  • 摘要: 以实验为基础,观察了微泡沫流体3种失稳形式:析液、沉降或两者同时存在,研究了微泡沫体系的黏度和切力、稳泡剂分子量、搅拌速度、温度、Na+和Ca2+等对失稳形式的影响,并对比各失稳状态前微泡沫流体的界面膜黏度和强度,分析了其内在失稳机制,为构建抗温抗盐的微泡沫体系提供技术借鉴。总体来说,当基液黏度及动塑比低,或者稳泡介质为轻质凝胶时,微泡沫流体失稳表现为析液;当基液稳泡介质密度高,或凝胶分子量过高致使束缚自由水增多,造成液膜厚重时,微泡沫体系失稳表现为沉降;而经不同高温老化或者被不同浓度金属离子污染情况下,失稳表现形式可能是析液和沉降兼有。

     

  • 图  1  低黏度和切力引起的微泡沫流体析液示意图

    图  2  HV-PAC与XC形成的微泡沫流体沉降失稳图

    图  3  微泡沫体系在不同搅拌速度下的失稳形式

    图  4  一种微泡沫流体不同温度下老化前后失稳示意图

    图  5  不同浓度NaCl对微泡沫体失稳形式的影响(静置96 h后)

    图  6  20% CaCl2形成的微泡沫体的失稳图

    表  1  低黏度和切力引起的微泡沫基液流变性能

    配方稳泡
    t1/2/
    min
    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP / PV /
    Pa/mPa·s
    1#2.0%钠膨润土浆32.00.3718.5130.42
    2#0.5%LV-PAC
    32.70.4333.0240.38
    3#0.5%MV-PAC
    44.70.5343.5290.50
      注:LV-PAC和MV-PAC的分子量分别为1×106~2×106和4×106~5×106
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    表  2  HV-PAC与XC形成的微泡沫流体的基本性能

    稳泡剂t 1/2/
    h
    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    HV-PAC0.830.5951.5270.91
    XC>720.7456.5182.14
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    表  3  微泡沫流体在不同搅拌速度下的基本性能

    γ/
    r·min−1
    t 1/2/
    /h
    ρ/
    g·cm−3
    AV/ mPa·sPV/ mPa·sGel/
    Pa/Pa
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    失稳
    形式
    70060.6738.0233.2/5.00.65沉降
    800280.6342.0253.0/5.50.68沉降
    900340.5354.5344.0/6.50.60沉降
    1000320.5060.0394.0/8.00.54沉降
    1100260.4857.5384.5/8.00.51先析液
    后沉降
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    表  4  微泡沫钻井液体系高温老化前后的性能

    T/
    t 1/2//
    h
    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP / PV/
    Pa/mPa·s
    室温34.00 0.7243.0270.59
    15012.00 0.4937.5260.44
    1600.330.9522.5150.50
    1.0622.0170.29
      注:老化时间为16 h
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    表  5  不同浓度的NaCl对微泡沫体系稳定性能的影响

    NaCl/
    %
    t 1/2/
    h
    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    失稳
    形式
    0360.7125.5111.32沉降
    5190.7325.5121.13沉降
    1050.7925.0121.08沉降
    15>960.8027.0160.69析液
    25>960.8435.0190.84析液
    30>960.8536.0200.80析液
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    表  6  不同浓度CaCl2对微泡沫性能的的影响

    CaCl2/
    %
    t 1/2/
    h
    ρ/
    g·cm−3
    AV/ mPa·sPV/ mPa·sYP/PV/
    Pa/mPa·s
    失稳
    形式
    056.00 0.7125.5111.32沉降
    511 .000.6825.0130.92沉降
    107.00 0.7032.5190.71絮凝沉降
    150.80 0.7032.5210.55絮凝沉降
    200.17 0.9315.5140.11先絮沉后析液
    25>1.0418.0130.38无微泡
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-11
  • 网络出版日期:  2021-12-06
  • 刊出日期:  2021-07-31

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