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高温下水基钻井液核心组分微观行为分析

张玉文 张洋 宋涛

张玉文,张洋,宋涛. 高温下水基钻井液核心组分微观行为分析[J]. 钻井液与完井液,2024,41(1):39-44 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.003
引用本文: 张玉文,张洋,宋涛. 高温下水基钻井液核心组分微观行为分析[J]. 钻井液与完井液,2024,41(1):39-44 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.003
ZHANG Yuwen, ZHANG Yang, SONG Tao.Microscopic behavior analysis of core components of water-based drilling fluid at high temperature[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(1):39-44 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.003
Citation: ZHANG Yuwen, ZHANG Yang, SONG Tao.Microscopic behavior analysis of core components of water-based drilling fluid at high temperature[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(1):39-44 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.003

高温下水基钻井液核心组分微观行为分析

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.003
基金项目: 油田公司级项目“大庆油田抗220 ℃高温复合盐钻井液技术研究与应用”(K/YS 21-05)。
详细信息
    作者简介:

    张玉文,工程师,硕士,1993年生,毕业于长江大学油气田开发工程专业,现在从事钻井液技术研究工作。电话 13009827551 ;E-mail :zhangyuwen.119@foxmail.com

  • 中图分类号: TE254.3

Microscopic Behavior Analysis of Core Components of Water-based Drilling Fluid at High Temperature

  • 摘要: 水基钻井液在高温下性能调控难度大,主要与核心胶体粒子的分散状态有关,而水基钻井液成分复杂,单一组分与多组分间受高温作用性能变化规律不同,对胶体粒子的分散状态均有影响。针对水基钻井液核心组分,通过高温高压流变性测试获得了膨润土胶体剪切应力-温度曲线,并测试了不同温度下胶体颗粒粒度分布,分析了黏土矿物胶体粒子在室温~220 ℃范围内的分散、絮凝与聚结状态及形成机制,同时利用SEM测试和黏土矿物晶层结构分析,从微观角度揭示了富含镁多孔纤维状黏土矿物胶体的高温稳定机理,此外,基于对高温热滚前后流变性和滤失量等性能变化的分析,从黏土矿物结构特征和聚合物断链、吸附特性等角度揭示膨润土/复配黏土矿物与聚合物类处理剂在高温下的互相作用机理,结合实验结果,明确了低浓度膨润土与海泡石复配胶体具有明显的高温稳定优势,为超高温水基钻井液的构建提供了理论支撑。

     

  • 图  1  4%膨润土浆不同剪切速率下的剪切应力-温度曲线

    图  2  海泡石和凹凸棒土胶体在1022 s-1 剪切速率下的剪切应力-温度曲线

    图  3  4%膨润土浆热滚前后的粒度分布

    图  4  4%膨润土浆热滚后的d(50)和d(90)

    图  5  造浆土SEM显微图像

    图  6  基浆中加入聚合物后热滚前后的PVYP对比

    注:热滚条件为220 ℃×16 h。

    图  8  4#和5#配方不同温度下的高温高压滤失量

    图  7  不同聚合物体系热滚前后的API滤失量

    图  9  不同聚合物处理剂加量对复配黏土矿物胶体流变性能的影响

    注:热滚条件为220 ℃×16 h。

    表  1  膨润土、海泡石和凹凸棒土晶体结构特征

    造浆土分子式晶层结构沸石状孔道
    膨润土Nax(H2O)4(OH)2
    (AI2-xMg0.83)Si4O10
    2∶1层硅铝酸盐
    海泡石(OH2)4[OH]4
    Mg8[Si12030]·8H20
    2∶1层状硅酸盐3.8Å×9.8Å~
    5.6Å×11.0Å
    凹凸棒土(OH2)4(OH)2
    Mg5Si8O20·4H2O
    2∶1层状硅酸盐3.7Å×6.4Å
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-21
  • 修回日期:  2023-09-25
  • 刊出日期:  2024-02-02

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