高温对钻井液中黏土的作用及作用机理

针对高温对黏土粒子的作用,对不同钠膨润土含量的基浆在不同温度热滚后的性能进行分析,得出黏土颗粒在不同温度下对钻井液的流变性能影响较大,从常温到90℃,钻井液表观黏度呈递增状态,且在90℃时达到最大值;之后随温度升高急剧减小,在150℃时出现最小值;从150℃到200℃,表观黏度随温度升高略有增大。同时,分析了不同温度对钻井液中黏土的作用机理。该研究结果为深井、超深井水基钻井液提供理论基础。

黏土-水悬浮体系热滚老化后的分散性

黏土作为钻井液重要的基础材料,黏土-水分散体系热滚老化后的分散行为直接影响到钻井液流变性、失水造壁性和沉降稳定性等性能,尤其对于高温高密度钻井液。通过激光粒度仪对黏土-水分散体系热滚老化后的粒径中值进行研究,考察黏土种类、无机盐和氢氧化钠等因素对黏土-水分散体系的影响。结果表明,随老化温度升高,高岭石、海泡石和凹凸棒石的黏土-水悬浮体系粒径中值稳定,表现出对温度因素不敏感,但高岭石和凹凸棒石粒径要明显小于海泡石。膨润土-水悬浮体系随老化温度升高,温度低于90℃时,黏土水化分散占主导作用,分散度增加;温度在90~180℃时,水化分散和去水化聚结两种因素相对平衡,分散度相对稳定;温度在180~200℃时,去水化聚结占主导作用,分散度降低;氢氧化钠加入并未影响膨润土-水分散体系的分散规律,只是加剧了膨润土的分散程度,温度超过150℃时这种差异性消失。膨润土-无机盐水悬浮体系随老化温度升高,水化分散占主导作用,分散度增加,并在120℃趋于稳定。膨润土高温水化分散和去水化聚结作用均对钻井液尤其是高密度钻井液性能造成不利影响,降低膨润土加量或者使用分散度对温度不敏感的黏土如高岭土等以及加入适量无机盐可以降低这种不利影响。