聚合物钻井液的制备评价与维护

1、聚合物钻井液的制备、评价及维护实验聚合物钻井液的制备、评价及维护实验 授授 课课 人：人： 李李 志志 勇勇联系方式：联系方式： 1381135798813811357988 89733893 89733893 （o o）办公地点：办公地点： 工程东楼工程东楼316316一、实验目的一、实验目的 1、了解一般淡水聚合物钻井液配制、性能评定的方法。、了解一般淡水聚合物钻井液配制、性能评定的方法。 2、了解一般淡水聚合物钻井液钙侵后性能的变化规律。、了解一般淡水聚合物钻井液钙侵后性能的变化规律。 3、学会一般淡水聚合物钻井液钙侵后性能的调整和维护方法、学会一般淡水聚合物钻井液钙侵后性能的调整和维护

2、方法。二、实验仪器设备及药品二、实验仪器设备及药品 仪器设备仪器设备: ZNN: ZNN型旋转粘度计型旋转粘度计, , 滤失量测定仪滤失量测定仪, , 高速搅拌机，比重称，钻高速搅拌机，比重称，钻井液杯井液杯, ,电子天平等。电子天平等。 药品：待测钻井液，药品：待测钻井液， 钙膨润土钙膨润土 PHPA 环保降滤失剂环保降滤失剂 Na2CO3三、实验原理三、实验原理 钻井液中的粘土矿物由于晶格取代其颗粒表面带有负电荷，可钻井液中的粘土矿物由于晶格取代其颗粒表面带有负电荷，可吸附等电量的阳离子，形成扩散双电层。钠蒙脱石吸附的吸附等电量的阳离子，形成扩散双电层。钠蒙脱石吸附的Na+较较Ca2+ 有

3、更强的水化能力，其膨胀压很大，可使粘土分散为细小颗粒。有更强的水化能力，其膨胀压很大，可使粘土分散为细小颗粒。Ca2+侵入钻井液后侵入钻井液后，其很容易与钠蒙脱石中的，其很容易与钠蒙脱石中的Na+发生离子交换，发生离子交换，使其转化为钙蒙脱石，使其转化为钙蒙脱石， Ca2+ 的水化能力比的水化能力比Na+要弱得多，因此要弱得多，因此Ca2+ 的引入会使蒙脱石絮凝程度增加，致使钻井液的粘度、切力和滤失的引入会使蒙脱石絮凝程度增加，致使钻井液的粘度、切力和滤失量增加。量增加。当其浓度达到一定数值后当其浓度达到一定数值后，会进一步压缩双电层，使粘土，会进一步压缩双电层，使粘土颗粒发生面颗粒发生面-面

4、聚结，此时分散度明显降低，钻井液的粘度和切力在面聚结，此时分散度明显降低，钻井液的粘度和切力在分别达到其最大值后又转而下降，滤失量继续上升。分别达到其最大值后又转而下降，滤失量继续上升。 当钻井液遇钙侵后，有两种有效的处理方法。一是在钻达含石当钻井液遇钙侵后，有两种有效的处理方法。一是在钻达含石膏地层前转化为钙处理钻井液；二是使用化学剂将膏地层前转化为钙处理钻井液；二是使用化学剂将Ca2+清除。通清除。通常是根据滤液中常是根据滤液中Ca2+浓度，加入适量纯碱除去钻井液中的浓度，加入适量纯碱除去钻井液中的Ca2+，其反应式为：其反应式为： Ca2+ + NaCO3=CaCO3 + 2Na+ 这种

5、处理方法的这种处理方法的好处好处是，即沉淀掉是，即沉淀掉Ca2+，多出的钠离子又将钙蒙，多出的钠离子又将钙蒙脱石转变为钠蒙脱石。但脱石转变为钠蒙脱石。但注意注意纯碱不要加量过多，以免引起纯碱不要加量过多，以免引起CO2-污污染。染。四、实验步骤四、实验步骤1、配制聚合物钻井液并测定性能、配制聚合物钻井液并测定性能 取取600ml水，加入水，加入4%的膨润土，再加入的膨润土，再加入Na2CO3,其质量是膨润土其质量是膨润土质量的质量的5%，高速搅拌，高速搅拌20分钟，老化分钟，老化24小时小时。然后加入然后加入0.3%PHPA（部分水解聚丙烯酰胺（部分水解聚丙烯酰胺 ）和）和2%环保降滤失剂环保

6、降滤失剂(改性淀粉改性淀粉)到钻井液中，到钻井液中，高速搅拌高速搅拌20分钟。分钟。 测定钻井液的密度、表观粘度（测定钻井液的密度、表观粘度（AV）、塑性粘度（）、塑性粘度（PV）、动）、动切力（切力（YP）、滤失量等钻井液性能参数。）、滤失量等钻井液性能参数。AV=（1/2） PV= YP=AV-PV600300600滤失量的测定：滤失量的测定：V30=2（V7.5-Vsp）+Vsp序号CaCl2% g/cm3 AVmPas PVmPas YPPa FLmL101.03739.52811.510.620.51.04022.3166.310311.042231679.641.51.046251

7、2.512.59.9521.0532513121062.51.0624111310.2731.06123111211.383.51.07322.510.51211.5941.08621.51011.512.7104.51.09169712.52、聚合物钻井液钙侵并测定性能、聚合物钻井液钙侵并测定性能 各组按照下列加量加入各组按照下列加量加入CaCl2，在高速搅拌机上高速搅拌，在高速搅拌机上高速搅拌5分钟，分钟，然后进行性能测试然后进行性能测试。3、聚合物钻井液钙侵后性能维护与处理、聚合物钻井液钙侵后性能维护与处理 根据钙侵后的钻井液性能，适量的碳酸钠和降失水剂进根据钙侵后的钻井液性能，适量的碳酸钠和降失水剂进行处理，使其性能得到恢复。具体加量如下表所示。行处理，使其性能得到恢复。具体加量如下表所示。4、实验数据处理、实验数据处理1）将所得数据及计算结果整理列表。）将所得数据及计算结果整理列表。2）绘出钻井液粘度、动切力及失水随）绘出钻井液粘度、动切力及失水随CaCl2加量的变化曲线并简要解释加量的变化曲线并简要解释。序号Na2CO3%降滤失剂% g/cm3 AVmPas PVmPas YPPa FLmL11/1.0914.586.51022/1.0912.575.510.33211.09201646.44221.0938.52810.55.41 1、按照实验报告样板编写，