重晶石粉表面改性研究及在钻井液中的应用

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang2jie
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钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称作钻井泥浆,或简称为泥浆。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。在高深井及高温井钻进过程中,需要使用重晶石等高密度材料调整泥浆密度,其作用是防止井喷。但是惰性重晶石或者其他加重剂如钛铁矿粉等,在具有润滑、降滤失等性能钻井液体系中,很难分散,极易沉淀。所以改变重晶石表面活性是制备高温、高密度、强水敏、抗盐膏层污染的钻井液体系的实验关键。  一般表面活性剂在高矿化度水尤其是海水中活性极大降低是因为各种金属盐能与水形成结晶水或缔合水,使海水的表面张力升高,而碱土金属盐由于“空阻效应”的结果,容易形成W/O乳状液,所以市售洗涤剂不能在海水中使用。另外由于盐具有腐蚀作用,所以金属表面的洗涤更不能使用海水。以往文献报道,一般某些特殊功能的表面活性剂经复配后可耐受矿化度的范围是:对碱金属盐最高耐受110000 mg·L-1左右,而对碱土金属盐只能够在2500 mg·L-1左右。另外,由于盐析作用表面活性剂在盐水中变浑析出。所以,大量表面活性剂由于不耐盐的原因,应用受到限制。  本文第一部分介绍了针对乌兹别克斯坦费尔干纳油田某区块高深井、高温井的,一种各种密度各种矿化度均适用的钻井液体系的制备与应用,及在此过程中的重晶石粉的表面改性;经过配方筛选和现场应用实验,配制的钻井液体系经高温老化后的流变性和滤失量稳定,能够满足深井钻井要求;在含盐量欠饱和至近饱和的范围内(19%-29%),钻井液经高温老化后的流变性能和滤失量稳定,配方中抗盐、石膏污染的能力都较强,能够满足盐膏层钻井的需要;配方中选择性加入了抗硫化氢污染的碱式碳酸锌,加入该剂后配方性能稳定;配方中岩屑回收率(R)≥75%。  第二部分介绍了一种高活性的α-烯基高分子聚醚羧酸盐,耐受碱金属盐高达150000 mg·L-1,其中,耐受碱土金属高达20000 mg·L-1左右;本文采用α-烯基高分子聚醚羧酸盐为主要成分,经过改性复配,制备了具有防锈、防腐蚀效果的复合α-烯基高分子聚醚羧酸盐海水洗涤剂;研究了其耐高矿化度水的机理,对高矿化度水“水结构”的变化,进行了进一步探讨,发现复合α-烯基高分子聚醚羧酸盐表面活性剂与无机盐形成一个活性体系后,在水中形成胶束基团与原有水的“水结构”不同;在此基础上我们从高矿化度水中结晶水和缔合水的变化,包括宏观和微观状态的改变,分析了复合α-烯基高分子聚醚羧酸盐耐受高矿化度的原因。介绍了复合α-烯基高分子聚醚羧酸盐表面活性剂在海水洗涤和高矿化度稠油开采中的应用。
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