超支化聚乙烯亚胺作为高效水基钻井液页岩抑制剂的研究
本文选题:超支化聚乙烯亚胺 + 页岩抑制剂 ; 参考:《油田化学》2017年03期
【摘要】:为解决钻井过程中的泥页岩井壁失稳问题,选取了重均分子量为6×104g/mol的超支化聚乙烯亚胺(HPEI)作为水基钻井液页岩抑制剂,通过膨润土造浆实验、线性膨胀实验和泥页岩热滚回收实验对其泥页岩抑制性能进行了评价,通过红外光谱表征、X-射线衍射实验以及热重分析对其抑制机理进行了分析。结果表明,HPEI对膨润土水化膨胀有良好的抑制作用,20%膨润土在1.5%HPEI溶液中造浆后的动切力仅为0.5 Pa,膨润土在3%HPEI溶液的膨胀高度较蒸馏水中减少了67%;溶液的pH值越低,HPEI的质子化程度越高,对膨润土水化分散的抑制性能越好。HPEI抑制黏土水化膨胀的机理为:HPEI分子进入黏土层间,通过静电引力和氢键的共同作用减弱黏土水化分散,其疏水结构阻止水分子进入黏土层间,抑制膨润土晶层膨胀。
[Abstract]:In order to solve the problem of shale wellbore instability during drilling, the hyperbranched polyimide (HPEI) with average molecular weight of 6 脳 104g/mol was selected as the shale inhibitor of water-based drilling fluid, and the bentonite slurry production experiment was carried out. The inhibition performance of shale was evaluated by linear expansion test and hot rolling recovery test. The inhibition mechanism was analyzed by IR spectra and thermogravimetric analysis. The results show that HPEI has a good inhibitory effect on hydration and expansion of bentonite. The dynamic shear force of 20% bentonite in 1.5 HPEI solution is only 0.5 Pa. the swelling height of bentonite in 3HPEI solution decreases 67% compared with that in distilled water, and the lower the pH value of the solution is, the lower the pH value of the solution is. The higher the degree of protonation, The better the inhibition of hydration dispersion of bentonite is. The mechanism of inhibiting hydration expansion of clay by HPEI is that the molecule of 1: HPEI enters the clay layer and weakens the hydration dispersion of clay through the interaction of electrostatic force and hydrogen bond. Its hydrophobic structure prevents water molecules from entering the clay layer and inhibits the expansion of bentonite crystal layer.
【作者单位】: 石油工程教育部重点实验室(中国石油大学);中国石化石油工程技术研究院;中国石油克拉玛依钻井公司;承德石油高等专科学院;
【基金】:国家自然科学基金创新研究群体项目“复杂油气井钻井与完井基础研究”(项目编号51521063);国家自然科学基金面上项目“钻探天然气水合物中井壁稳定性及钻井液低温流变性的控制方法研究”(项目编号51474231) 国家十三五科技重大专项“非常规油气钻井关键技术与装备——工厂化钻井关键技术研究及应用——页岩气水平井水基钻井液研究与试验”(项目编号2016ZX05022-001-001)、“深井超深井优质钻井液与固井完井技术研究——抗高温抗盐钙处理剂及低裂缝性气藏储层保护处理剂研究”(项目编号2016ZX05020-004-009)
【分类号】:TE254.4
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,本文编号:2049239
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