长链烷烃季铵盐DODMAC对钻井液中劣质固相的絮凝作用

钻井液中亚微米颗粒含量对钻井液的性能影响很大,有必要研发有针对性的高效絮凝剂以清除钻井液中的亚微米劣质土,而尽量减少对膨润土等有用固相的絮凝。为实现上述目标,本文以高岭土和膨润土作为絮凝对象,通过Zeta电位、浊度分析、粒度分析和势能分析等方法,研究分析了长链烷烃季铵盐双十八烷基二甲基氯化铵(DODMAC)对钻井液中固相颗粒的絮凝效果及其絮凝机理。结果表明,质量分数0.2%高岭土分散液在pH=5附近达到等电位点,其表面电性及电量易受pH影响,而膨润土的电位相对更加稳定;DODMAC加量为42.86 mg/L时对高岭土颗粒的浊度去除率达到90%以上,继续增大加量后絮凝效果逐渐变差;而对膨润土的浊度去除率则随DODMAC加量的增加而增大,且在低加量下浊度去除率很低。通过调整DODMAC加量,可实现对劣质固相高岭土的选择性絮凝。DODMAC主要通过电性中和以及疏水絮凝作用降低高岭土颗粒势能,从而促进高岭土颗粒聚结絮凝,DODMAC加量过大后会使得高岭土颗粒表面电性发生反转且电位增大,导致高岭土颗粒间的静电斥力增大而易于分散;而在膨润土分散液中,DODMAC则通过吸附架桥方式作用于膨润土颗粒而促使其絮凝。     

国内钻井液增粘剂的研究与应用进展

钻井液增粘剂在低固相钻井中能提高钻井液粘度和控制钻井液流变性能,提高其携岩能力。本文介绍了目前国内常用的几种增粘剂改性纤维素、改性瓜尔胶、黄原胶和聚丙烯酰胺等的最新研究和应用进展。聚丙烯酰胺作为合成高分子聚合物,无论在性能和原料上都有着天然高分子无法比拟的优势,在制备抗温耐盐的钻井液体系中,具有十分广阔的应用前景。     

一种亚微米固相絮凝剂的合成及性能评价

钻井过程中钻井液中亚微米无用固相的含量会越来越高,对钻井液的性能影响很大,因此有必要研发有针对性的絮凝剂以清除钻井液中的亚微米固相。通过室内研究,合成了一种基于壳聚糖的亚微米固相絮凝剂GCS。通过正交实验对合成条件进行了优化,得到最佳壳聚糖浓度为3%,壳聚糖与交联剂质量比为1︰0.28,pH值为7。通过粒度分析、沉降实验,对GCS的絮凝效果进行了评价,并采用红外光谱、Zeta电位、扫描电镜等方法分析了其絮凝机理。实验结果表明,GCS絮凝效果显著,对亚微米高岭土的絮凝率在95%以上,与聚丙烯酰胺类絮凝剂相比,不增黏,絮体粒径集中且易分离;在碱性条件下,GCS具有更好的絮凝效果,随着pH值和GCS加量增大,絮凝效果增强,絮体更加稳固;GCS可通过-OH、-NH以及-C—N、-NH₂等官能团与高岭土颗粒发生强吸附作用,并与颗粒表面发生电中和作用,使高岭土颗粒电位升高、聚结沉降,达到高效絮凝作用。      

AA/AM反相微乳液的合成及性能研究

采用反相微乳液聚合方法,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为共聚单体,合成了AA/AM反相微乳液钻井液处理剂。通过正交试验设计优化了反应条件,并对共聚物钻井液的性能进行了评价。结果表明:AA/AM的反相微乳液聚合的最优实验条件为乳化剂用量5%,引发剂用量0.15%,水相单体浓度40%;AA/AM反相微乳液作为钻井液处理剂在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水钻井液中均具有良好的增粘效果,而且在120℃下热滚老化16 h后仍保持较好的增粘性能,说明AA/AM反相微乳液具有良好的抗温性能。AA/AM反相微乳液还具有良好的抑制性能和润滑性能。