ZW1胶改性及其在钻井液和压裂液中效能研究

发布时间：2017-06-22 06:14

  本文关键词：ZW1胶改性及其在钻井液和压裂液中效能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代钻井、完井技术的发展和油田环保意识的增强,对储层、油品、环境起保护作用的“三保”型油田化学品添加剂已被广泛的应用于油田开采作业中。本文选择具有绿色、无毒、易降解等特点的天然植物胶ZW1为原料进行了三种化学改性,并对其在钻井液、压裂液中的相关效能进行研究。最后对ZW1胶在废弃钻井液中的絮凝作用进行了探索。本文对天然植物胶ZW1进行了醚化、羧甲基化、羟甲基化改性,以改性产物胶液表观粘度和水不溶物含量为主要评价指标,通过正交实验优选出最佳的反应温度、反应时间、氢氧化钠添加量、改性剂添加量。优选出的三种改性产物分别为ZWM1、ZWS1、ZWQ1。通过红外、DSC、热重、元素分析等对改性产物进行了表征。评价了三种改性产物作为钻井液添加剂的作用效能,结果表明改性产物能够改善泥浆的流变性,具有一定的增黏、降滤失效果。常温下,改性产物加量为0.3%(m/v)时,增黏率分别为249.5%、418.2%、290.1%,改性产物加量大于0.5%(m/v)时,滤失量均有所增加。钻井液抗温实验表明ZWM1和ZWQ1能有效的提高钻井液的抗温性能。抑制性实验表明,三种改性产物对黏土水化膨胀抑制作用显著。改性产物作为压裂液稠化剂,ZWS1的增黏效果最佳,加量为0.6%(m/v)时压裂液表观粘度为299.42mPa·s,ZWQ1配制压裂液的水不溶物含量最低,降低约7.9%。与ZW1胶相比,改性产物均与黏土具有良好的配伍性。耐温、耐剪切结果表明:改性产物用作压裂液具有良好的抗温、抗剪切性能。破胶性能评价实验表明,300min时破胶液粘度降低与清水一致,满足施工要求。将ZW1胶作为废弃钻井液絮凝剂,探索了其作为多功能型油田添加剂的制备工艺,并通过单因素实验筛选出最佳的絮凝条件:ZW1胶加量为0.10%、絮凝温度40℃、pH为7.0、搅拌速率200/r·min-1、搅拌时间5min。ZW1胶与橘子皮复配后絮凝效果显著提高,絮体大而疏松,当ZW1胶与橘子皮质量比为1:5时,絮凝效果最佳。复配絮凝剂絮凝效果介于PAM和PAC之间,但在滤失量降低方面优势明显。实验结果表明,“吸附架桥”及“电中和”作用机理在复合絮凝剂中可能共存,相互促进,有利于增强废弃钻井液的絮凝作用。
【关键词】：植物胶 改性 多功能添加剂 效能研究
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE254;TE357.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 植物胶的介绍及应用现状9-12
• 1.3 植物胶及其衍生物在油田钻井液中的应用12-13
• 1.3.1 植物胶类降滤失剂12-13
• 1.3.2 植物胶类钻井液抑制剂13
• 1.4 植物胶及其衍生物在油田压裂液中的应用13-14
• 1.5 植物胶及其衍生物作为油田钻采通用液的研究14
• 1.6 研究的目的和意义14-15
• 1.7 研究的主要内容及技术路线15-16
• 1.8 创新点16-18
• 第二章 ZW1胶醚化改性及其效能研究18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 实验部分18-24
• 2.2.1 实验原理18-19
• 2.2.2 实验试剂及仪器19-20
• 2.2.3 实验方法20-24
• 2.3 结果与讨论24-37
• 2.3.1 ZW1胶醚化改性条件的优选24-26
• 2.3.2 ZW1胶及醚化改性产物的表征26-29
• 2.3.3 ZW1胶及其改性产物在钻井液中的性能评价29-32
• 2.3.4 ZW1胶及其改性产物在压裂液中的性能评价32-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 ZW1胶羧甲基化改性及其效能研究38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 实验部分38-44
• 3.2.1 实验原理38
• 3.2.2 实验试剂及仪器38-40
• 3.2.3 实验方法40-44
• 3.3 结果与讨论44-56
• 3.3.1 ZW1胶羧甲基化改性条件的优选44-46
• 3.3.2 ZW1胶羧甲基化改性产物的表征46-49
• 3.3.3 ZW1胶羧甲基化产物在钻井液中的效能研究49-53
• 3.3.4 ZW1胶及羧甲基化改性产物在压裂液中的效能研究53-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 ZW1胶羟甲基化改性及其效能研究58-78
• 4.1 引言58
• 4.2 实验部分58-64
• 4.2.1 实验原理58-59
• 4.2.2 实验试剂及仪器59-60
• 4.2.3 实验方法60-64
• 4.3 结果与讨论64-76
• 4.3.1 ZW1胶羟甲基化改性条件的优选64-66
• 4.3.2 ZW1胶羟甲基化改性产物的表征66-69
• 4.3.3 ZW1胶羟甲基化改性产物在钻井液中的效能研究69-73
• 4.3.4 ZW1胶羟甲基化产物在压裂液中的效能研究73-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第五章 ZW1胶的絮凝性能探索78-87
• 5.1 引言78
• 5.2 实验部分78-80
• 5.2.1 主要试剂和实验仪器78-79
• 5.2.2 实验方法79-80
• 5.3 结果与讨论80-86
• 5.3.1 ZW1胶的絮凝效果80-83
• 5.3.2 ZW1胶与橘子皮复配的絮凝效果83-84
• 5.3.3 复配絮凝剂与常用絮凝剂的絮凝效果对比84-85
• 5.3.4 絮体结构形态显微分析85-86
• 5.4 本章小结86-87
• 第六章 总结及建议87-89
• 6.1 总结87-88
• 6.2 建议88-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-94
• 硕士期间研究成果94

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