文摘

羟乙基纤维素(HEC)是广泛应用于水基钻井液增粘剂,因为其良好的流动性,稳定,携砂能力,和良好的储层保护,虽然有不足的流变性质在更高的温度。为了利用其优势和提高热稳定性,一个创新的方法,提出了HEC乳液中溶解。研究表明,与传统的水溶液相比,油水乳液作为解决方案可以有效地改善流变特性和热稳定性。油水比例对流变特性具有明显的影响。首先,减少油水比、表观粘度和剪切应力下降;其次,在恒定的油水比例或温度、剪切速率越大,表观粘度越低,抗剪强度越大;最后在极低的剪切速率下,HEC乳液的粘度达到超过50000 mPa·s,可有效解决砂带的问题困难和容易形成砂床在水平井和高角孔。此外,乳化稳定性和油水比的增加使下降的。退化不明显的油水比例不到30时:70。相反,性能急剧下降,当油水比例大于30:70。 The separator liquid was more than 2 cm and was even about 1/3 when the oil-water was 50 : 50. On the basis of analysis of the experimental results, we can see that oil-water emulsion could effectively improve the rheological stability and thermal stability of HEC and the optimal oil-water ratio was 30 : 70. This study provided a new thought for application of HEC or other polymers in drilling fluid.

1。介绍

钻井液称为“工程血液”在冷却中扮演不可或缺的角色,润滑的工具,打破了岩石和碎片到井口,平衡地层压力,保护井下,将水的力量,并在井壁形成泥饼,保护水库和减少造成的损害钻井工程(1- - - - - -6]。顺利和高效的钻井作业高度取决于钻井液系统所需的流变,液体过滤,以低成本和生态友好的方式和高温性能。一般来说,两种类型的钻井液包括水基钻井液、油基钻井液和synthetic-based钻井液在不同钻井条件下使用。由于较低的环境影响和较低的成本,广泛使用水基钻井液(7]。然而,在反应性页岩等情况下,定向钻井、高温和高压(高温高压)的形成,运营商可能不得不考虑油基钻井液。与水基钻井液、油基钻井液中表现出更好的井筒地质稳定性、热稳定性、较低的摩擦和阻力,提高钻井效率8- - - - - -12]。

的一个最严重的钻井液流变特性,影响岩屑,岩屑,在悬架和重量材料不循环时和在更高的温度5,6]。然而,油基钻井液通过添加有机粘土提高承载能力。毫无疑问,tackifying效果较差比传统的增粘剂。最重要的是,有机粘土的加入提高钻井液的固相含量,这是对储层保护不利,容易造成储层伤害(13- - - - - -15]。所以我们需要找到一种新的方式来减少钻井液中的固体含量的基础上满足控股岩屑和悬架的需求。

HEC无味、无毒的纤维,纤维素的羟基氢羟乙基如图所取代1(16]。它具有良好的性能,如tackifying性能好,悬挂,成键,附着力,水分保持财产,盐不敏感,和储层保护,并广泛用于水基钻井液作为水溶性聚合物,但其耐热性较差17- - - - - -20.]。然而,它很少使用油基钻井液。为了充分利用这两种tackifying性能好,悬挂,成键,附着力,水分保持财产,和储层保护的HEC以及低摩擦、机械钻速高、页岩抑制,井筒稳定性、高润滑性、耐盐性,和油基钻井液的热稳定性,我们试图解散HEC在油水乳液降低钻井的固体含量和改善HEC满足深井钻井的耐温性,提出新想法的HEC在钻井完井液中的应用,利用聚合物。

2。实验

2.1。实验仪器

实验装置是一个使用M3600自动流变仪(从恩典仪器有限公司),一位高级速度无级调速搅拌器(从青岛Tongchun),和一个加热装置(从青岛Tongchun)。

2.2。实验试剂和条件

实验试剂包括HEC、氢氧化钠、Na₂有限公司₃、ZR-01和0^#石油。高等商学院是一种增粘剂;它的密度是0.75克/厘米³摩尔取代度是18 ~ 2.0。

基本的公式是 。实验条件如表所示1。

2.3。实验的程序

油水比的值通常是90:10 - 20:80年,考虑到环境污染和钻井液成本;油水的值是50:50、40:60,30日:70年,20:80年,10:90和0:100(分别为无油)。实验程序如下。(我)一定量的HEC在慢慢添加到柴油乳液具有不同油水比和搅拌在10000 r / min高速60分钟HEC乳液做准备(2)HEC乳胶溶液的流变参数测定在恒定剪切率(1021.8 S¹,510.9年代¹,340.6年代¹,170.3年代¹,10.2年代¹,5.1年代¹)评价油水比例对流变特性的影响在特定的温度下(30°C, 60°C, 80°C, 90°C,和100°C)。(3)HEC乳胶溶液的流变参数有油水的比例,分别为50:50、40:60,30日:70年,20:80年,10:90和0:100(无油)测定在恒定的温度下(30°C, 90°C)。(IV)在一定温度下(30°C, 90°C), HEC乳状液的流变参数测定评价油水比的影响在静态悬浮能力较低的剪切速率(V)让HEC乳液代表48小时在室温下比色管中,然后观察之间的变化和差异比色管的上部和下部的部分评价乳状液的稳定性(VI)采用热轧实验评价油水比例对乳液稳定性的影响在不同的温度下

3所示。结果和分析

聚合物羟乙基纤维素广泛应用在石油行业,特别是在钻井、完井、修井、压裂工艺。高等商学院作为钻井完井液添加剂,可以有效地减少水动力摩擦,减少起动转矩,保护生产层。此外,HEC的应用更加突出在坚硬的岩石。在这项研究中,HEC溶液的流变特性测量使用粘度计,M3600,在恒定剪切率、恒温、恒油水比、和低剪切率评价油水比的影响在流变的HEC乳化能力。此外,乳液的稳定性HEC乳液具有不同油水比使用两种方法测量,热轧站和分层过程,评价油水比例对乳液的影响HEC乳液的稳定。

3.1。恒定的剪切速率

不同油水比的流变参数乳剂(50:50、40:60,30日:70年,20:80年,10:90和0:100(无油))测定在恒定剪切率(1021.8 S¹,510.9年代¹,340.6年代¹,170.3年代¹,10.2年代¹,5.1年代¹)。结果如图2和3。

结果如图2表明,HEC乳液的粘度是不断减少的减少油水比例在6种不同的恒定的剪切率。当油水比30多:70年,粘度下降明显减少的油水比例,当它不到30:70年,减少较小。油水比减少时从50:50 - 30:70年,HEC乳液的粘度溶液急剧减少,降低率高达87.6%,30°C和5.1秒¹。比较HEC乳液解决50的油水比例:50与0:100年,发现水减少了双时,粘度增加72倍的温度30°C,这表示,油水乳液比水作为HEC的解决方案。在高剪切率1021.8 S¹和实验温度30°C,我们可以看到50之间的粘度差异:50、30:70年是更加明显,价值是100 mPa·s。在同一油水比的变化,粘度与温度的增加降低了剪切速率相同。尽管HEC乳液的粘度(50:50)下降到61.5 mPa·剪切速率为1021.8年代¹,解决方案仍有一定的粘弹性,当温度增加到30°C到100°C。相反,在同等条件下,粘度HEC乳液的解决方案(30:70)下降到11 mPa·年代,导致粘弹性的损失,和解决方案的油水比例不到10:90年几乎失去了它的粘弹性。根据图2,我们可以看到,相比之下,HEC盐水溶液的粘度,油水乳液可以明显提高增粘剂性能和提高HEC的流变性质。

剪切应力的实验结果图中列出3。可以看出,剪切应力不断减少了HEC乳状液的油水比例减少。当价值超过20:80年,剪切应力降低非线性;时不到20:80年,这一趋势大约是线性的,但减少的程度不如前几次。与此同时,与之相比,粘度的变化以及油水比、剪切应力与温度的增加有稳步下降,这是类似于粘度下降的趋势。在恒定剪切速率1021.8 S¹HEC乳液(50:50)显示较强的剪切应力,对钻井的特点不利。在同等条件下,HEC乳液(20:80)显示低剪切应力和50的价值只有一半:50 30°C。

从数据我们可以看到2和3油水比的减少,HEC的粘度和剪切应力都降低了。温度的增加,HEC的粘度和剪切应力也不断下降,保持良好的一致性在温度上升的过程。这种现象符合阿伦尼乌斯方程, 在哪里活化能,粘度,是通用气体常数,是温度。”阿伦尼乌斯方程表明,流体粘度与温度的增加减少,这与实验结果具有良好的一致性(图2)。

实验的结果和阿伦尼乌斯方程是在良好的协议,并与流体流动的规律一致。实验结果表明,HEC解决柴油乳液作为溶剂,这是一个良好的假塑性流体,可准备一个理想的钻井和完井液系统。

3.2。恒定的温度(30°C, 90°C)

HEC乳液流变稳定性的测试,我们设立了30°C和90°C的实验温度。50流变实验结果与不同的油水比例:50、40:60,30日:70年,20:80年,10:90和0:100(无油)HEC油水乳化数据所示4和5。

它可以来自数字4和5表观粘度和剪切应力有明显的降低与减少油水比例恒定温度30°C和90°C。我们可以看到,粘度增加线性剪切率下降和增加幅度是较小的剪切率大于170.3时¹剪切时,它增加了大幅低于170.3¹保持一个良好的一致性,其变化与温度90°C。,无论是在较高温度(90°C)或更低温度(30°C), HEC乳液解决方案有一个更好的流变性质和表观粘度总是大于HEC盐水溶液。除此之外,我们可以看到,乳液可以提高耐高温的HEC的解决方案。HEC盐水溶液的表观粘度降低从71 mPa·16 mPa·年代,下降了77.46%,在高剪切率。然而,HEC乳液保持大致相同。然而,在相同的条件下,剪切应力的趋势并没有保持良好的一致性。随着剪切速率的增加,剪切应力显示上升趋势在30°C。当剪切速率低于170.3秒¹,剪应力急剧上升;当剪切速率大于170.3秒¹,增加往往是平的。在90°C的温度,剪切应力和剪切速率之间的线性关系,但整体剪切应力远小于30°C。总的来说,HEC乳液的解决方案表示更好的流变特性,这是有利于钻井悬沙和减少钻井阻力。

3.3。恒定的油水比例

常数下油水比50:50、40:60,30日:70年,20:80年,10:90,0:100(无油)条件下,HEC乳状液的流变参数在不同温度下测定;实验结果如图6和7。

表观粘度和剪切速率之间的关系具有不同的油水比例如图6。结果如图6显示的表观粘度与剪切速率的增加减少。就像图中所示6的表观粘度HEC柴油乳液是受剪切速率的影响。在30°C的温度和剪切速率为5.1 S¹,粘度增加从78.4 mPa·5686 mPa·年代,近71.5倍,油水从0:100 - 50:50。相比之下,等效比值的变化,粘度增加从12.3 mPa·61.5 mPa·年代,增加了4倍在100°C的温度和剪切速率为5.1 s¹。这一趋势的粘度下降是由于分子的热运动。在高温下,液体分子间的相对运动的加速度残骸形成的絮状物和减少絮凝效应导致粘度降低。在100°C的温度,降低油水HEC乳液几乎失去了粘弹性和无法满足的要求暂停。相反,更高的油水乳液高等商学院还会持有一定粘度大于mPa·s,可能运输过程中岩屑钻探和完井的水平井,为了有效防止切割床的形成,这表示,高油水乳液可以提高在相同剂量的HEC热能力。

HEC的剪切应力与剪切速率之间的关系如图乳液解决方案7的油水比例是0:100(无油),10:90年,20:80年,30日:70年,40:60岁和50:分别为50。如图7,可以发现,随着剪切速率的增加,剪切应力倾向于增加。油水比的增加,剪切应力的变化也增加了变化也都显示了良好的一致性。油水比例小于20时:80,剪切强度和剪切速率的增加线性增加,这是由于低数量的自由和独立的水滴会导致更少的液滴之间的摩擦和内耗减少,显示接近牛顿流体的特性。然而,当油水比例大于20:80年,剪切应力的增加被分为两个阶段。在第一阶段中,剪切应力明显增加,剪切时剪切速率的增加率小于170.3秒¹。在第二阶段中,变化是平滑,当剪切速率大于170.3秒¹,这表明油起到润滑的作用。

就像图中所示7,建议当油水比大于20:80年,粘度系数是小于1的。根据幂律模型,油水比越大,越小是,和更大的一致性指数乳状液,实验结果具有良好的一致性。与此同时,在减少可能会提高屈服应力比塑料,这可能将逐渐的湍流环空间变成一个平板层流。这个流模式可以有效地避免钻井和完井液的侵蚀侧壁,有利于保护井眼稳定。在恒定的油水条件下,温度越高,越小是,越大和较强的非牛顿特性,和幂函数变化趋势接近,这表示,系统有一个更好的流变性质和可用于钻井液通过结合其他添加剂。

3.4。低剪切率

在钻井过程中,可以形成高弹性区域附近的井壁如果钻井液系统有高粘度较低的剪切速率。这个特征在低剪切速率对高粘度的5月,能有效地防止砂床的形成21]。通过分析低剪切应力下的流变性质,我们可以确定系统是否适合钻探。实验结果如图8和9。

表观粘度之间的关系,剪切应力和剪切速率的数据所示8和9。粘度增加,剪切应力与剪切速率的减少降低,这表明更稳定的网状结构形成在低剪切速率,导致粘度的增加。在30°C的温度,剪切率小于1.7的年代¹的粘度HEC乳液油水比50:50 99999 mPa·年代,5月有很好的能力,可以有效地克服砂带的问题困难水平或斜井宽松形成砂床。而使用盐水粘度HEC的解决方案(0:100)作为溶剂是极低的,只有通过把更多的粘度HEC增加解决问题的携带岩屑,毫无疑问的,上面的方法增加了钻井成本和anti-temperature HEC解决方案的效果并没有比HEC乳液。就像数据所示8和9油水比的增加,粘度和剪切应力降低保持良好的一致性。油水比可以实现更好的性能进一步提高耐热性,tackifying,润滑性,表达了HEC乳液有更好的悬浮性能和热稳定性比水溶液和可用于钻井液与其他添加剂相结合,提高钻井效率,降低钻井成本。

3.5。乳状液的稳定性

沉淀是一种最传统的和直观的实验分析乳状液的稳定性。在报纸上,它是采用分析HEC乳液的乳化稳定性。实验步骤如下:让HEC乳液搅拌和48小时站在一个比色管,然后观察之间的变化和差异比色管的上部和下部的部分。结果如表所示2。

表2表明,油水比例越大,越上分离器的液体;之间有少量的改变20:80和30:70年,它仍然是在合理的范围内。然而,当油水分离器的液体超过2厘米比30多:70年,甚至1/3油水时50:50,这意味着乳液稳定性差,油水比例是超过30:70。此外,我们分析了稳定,耐热性试验和结果如图所示10。可以看出,HEC乳液的表面形态热轧后持续16 h 100°C从象牙黄色(热轧前都是乳白色)油水比的增加。

这种现象如图10可以说明,较高的温度会影响领导HEC乳液的乳化剂和更高的油水比例是不稳定的。此外,油和水分离,油浮在表面,与溶液表面出现的柴油的颜色一样。

通过比较结果如上所示,有良好的一致性,得出乳液解决过高油水比例不适合HEC的增粘剂,因为其热稳定性和乳液稳定性差和油水比30:70乳液是最优解,这表示出色的热稳定性和乳化稳定性。

4所示。结论

根据实验结果,在部分3所示。1,3所示。2,3所示。3,3所示。4以下的结论可以:(1)柴油乳液可用于聚合物钻井液体系。HEC的相同剂量下,柴油乳液,作为溶剂,可以显著提高聚合物的流变稳定性高等商学院在室温和更高的温度,可以提高聚合物钻井液的润滑和粘弹性,这有利于提高钻井速度和降低储层伤害和钻井成本(2)比例超过20时:80,HEC乳液有更好的流变性质和热稳定性,但当比率超过40:60,它表达了油水分离,如图10和表2石油漂浮在海面上,解决方案出现的柴油的颜色一样。所以,乳状液的解决方案与30的油水比例:70年是HEC的理想增加溶剂(3)其他添加剂的用量和种类HEC乳化钻井液需要确定,如乳化剂和滤液减速器如果我们想要得到一个系统。此外,HEC和油水之间的微观驱替机理是一个复杂的和有意义的主题,需要独立学习了解更多HEC乳液的乳化稳定性

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。电子邮件是(电子邮件保护)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。