微纳米封堵材料粒径分析及封堵性能评价
本文关键词：微纳米封堵材料粒径分析及封堵性能评价 出处：《西南石油大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：在含有大量微纳米孔隙的页岩地层钻井过程中,有效阻止钻井液或者滤液通过这些微纳米孔隙进入地层,防止页岩水化分散,是防止井壁失稳、安全快速钻井的关键技术难题。针对目前我国钻井液用纳米级封堵剂种类多、评价方法少等问题,研究封堵剂在钻井液中的粒径分布以及模拟页岩微纳米孔隙对封堵剂封堵性能进行评价具有重要意义。实验选择了四种常用的纳米粉体材料作为封堵剂进行了分散研究。通过对四种纳米材料进行扫描电镜分析观察、Zeta电位测试以及粒径分布测试优选出粒径较小、稳定性较高的纳米二氧化硅、纳米碳酸钙两种纳米材料进行下一步分散实验研究。实验考察了物理分散法和化学分散法对纳米二氧化硅、纳米碳酸钙在水溶液中的分散影响规律。得到纳米二氧化硅最佳分散工艺,在1OOOOr/min下搅拌80min,加入2%的有机阴离子分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS),超声5min,可以得到中径为0.60μm的纳米二氧化硅分散液。纳米碳酸钙最佳分散工艺,在10000r/min下搅拌80min,加入2%的无机分散剂六偏磷酸钠(SHMP),超声5min可得到中径为0μm的纳米碳酸钙分散液,并且0.10%的无机分散剂硅酸钠可以使得纳米碳酸钙中径达到0.87μm。实验研究了页岩抑制剂、钻井液降滤失剂、钻井液增粘剂、钻井液降粘剂等四类八种处理剂对纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米乳化石蜡三种封堵剂的分散影响。石蜡乳液具有很好的稳定性,钻井液处理剂对乳化石蜡粒径基本没有影响,石蜡乳液粒径在60-70nm。加入钻井液处理剂会使纳米封堵材料粒径增大,但是不同的钻井液处理剂对纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水溶液中的粒径分布影响不同。钻井液抑制剂80A-51、增粘剂LV-CMC对纳米碳酸钙粒径影响不大,降滤失剂PAC-LV对纳米二氧化硅粒径影响不大,在纳米材料溶液中,分别加入这些处理剂,纳米材料粒径均保持在1μm以下。钻井液抑制剂NH4-HPAN、抑制剂80A-51、降滤失剂DFD-140、增粘剂LV-CMC、降粘剂XY-27和降粘剂SMK会使纳米二氧化硅粒径增大,但是粒径维持在1-100μm之间。降滤失剂DFD-140、降滤失剂PAC-LV、降粘剂XY-27、降粘剂SMK和抑制剂NH4-HPAN也会使纳米碳酸钙粒径增大,粒径维持在1-100μm之间。增粘剂XC则会使纳米二氧化硅和纳米碳酸钙粒径显著增大,达到100μm以上。实验研究了泥饼渗透率影响因素,通过调整膨润土加量、配浆温度、搅拌速度、搅拌时间以及钻井液处理剂加量和种类制备出渗透率与泥页岩渗透率(10-7μm2)接近的泥饼。并且通过制备的泥饼对三种不同粒径的封堵剂进行了封堵性能评价实验,得出不同渗透率泥饼对应的最佳封堵粒径分布。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE254.4
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，本文编号：1335039
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