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。