新型聚合物钾盐抑制泥页岩水化的性能与机理

泥页岩水化膨胀是井壁失稳的重要原因。本文通过膨润土压片浸泡与线性膨胀实验、页岩钻屑滚动回收实验以及流变性、滤失性测试,评价了一种新型聚合物钾盐抑制剂聚阴离子纤维素钾(K-PAC)的抑制性能及其对水基钻井液流变性和滤失性的影响。评价结果表明,0.5%K-PAC的抑制泥页岩水化膨胀的性能明显优于5%KCl、2%聚醚胺-D230(PEA-D230),与0.5%聚丙烯酰胺钾盐(K-PAM)相近;0.5%K-PAC的增黏提切、降滤失性能要优于0.5%K-PAM。通过扫描电镜和X射线衍射分析了K-PAC的抑制机理,结果表明,K-PAC的阳离子部分(K+)能够进入膨润土晶层中并置换出水化钠离子,从而起到抑制黏土晶层膨胀的作用;K-PAC的阴离子部分吸附在黏土颗粒上起到护胶、降滤失的作用,二者协同增效,从而起到强抑制作用。由于K-PAC由聚阴离子纤维素和K+构成,对环境友好、成本低廉。因此,K-PAC具有成为低成本、环保型、强抑制性的水基钻井液抑制剂的巨大潜力。

胺型乳状液的二氧化碳、氧化钙响应行为及应用潜力

采用绿色、低廉的CO_(2)/CaO刺激诱导胺型乳状液,在揭示该乳液体系响应行为规律的基础上,构建CO_(2)/CaO响应性油基钻井液并评价其性能。研究表明,在CO_(2)诱导下胺型乳状液易从油包水逆转为水包油,同时其黏度经历了降低、回升、降低的规律性迁移,上述CO_(2)响应行为可由CaO诱导回转。基于胺型乳状液构建的油基钻井液,在油水比50∶50至70∶30,密度1.4~2.0 g/cm^(3)及温度160℃条件下均具有良好的流变和滤失性能,且可被CO_(2)鼓泡清洗,可由CO_(2)诱导大幅降黏并有效清除低密度无用固相,所余液相可由CaO诱导回用。机理分析表明,CO_(2)/CaO诱导胺型乳化剂与其胺盐之间可逆转换,使乳化剂亲油亲水平衡性可逆调节、乳状液粒径可逆增减,是胺型乳状液类型、流变性可控可逆的根本原因。图14表2参33。