聚丙烯酰胺对钻井液性能的影响
聚合物溶液的宏观流变性,是指溶液承受的剪切应力与剪切速率之间的相互关系。通常用溶液视黏度(表观黏度)随剪切速率的变化关系表示。钻井液的流变性对钻井工程意义重大,加入高分子添加剂可以改善其流变性,有利于携带岩屑,净化井眼,对井壁的冲刷较轻。
1 钻井液配比
基浆:4%海水坂土(178g坂土浆+222g海水)+0.3%聚丙烯酰胺粉末(1.2g) /5%MICROG(20g) ;
钻井液体系:4%海水坂土(178g坂土浆+222g海水)+0.3%聚丙烯酰胺粉末(1.2g)/5%MICROG(20g)+2%RS-1(8g) +3%KC 1(12g) +3%lube(12g) 。
2 基浆性能
表1 不同聚丙烯酰胺对基浆性能的影响
聚合物名称 | AV(mPa·s) | PV/(mpa·s) | YP/Pa | API/mL | |
MICROG | 滚前 | 36 | 25 | 11 | 6.4 |
滚后 | 56 | 42 | 14 | ||
KYPAM-1 | 滚前 | 14.8 | 9 | 5.8 | 17.2 |
滚后 | 11.5 | 8.5 | 3 | ||
HPAM | 滚前 | 22.5 | 12 | 10.5 | 11.2 |
滚后 | 15.8 | 14.5 | 1.25 |
表2 不同聚丙烯酰胺对钻井液体系性能的影响
聚合物名称 | AV(mPa·s) | PV/(mpa·s) | YP/Pa | API/mL | |
MICROG | 滚前 | 28.5 | 10 | 18.5 | 4.6 |
滚后 | 30.5 | 11.5 | 19 | ||
KYPAM-1 | 滚前 | 23 | 15 | 8 | 9.4 |
滚后 | 18 | 13 | 5 | ||
HPAM | 滚前 | 20 | 14 | 6 | 8.2 |
滚后 | 17 | 12 | 5 |
由表1和表2可以看出,在基浆或体系中加入MICROG热滚16h,表观黏度增加,说明它具有很好的耐温抗盐性,而上述实验中MICROG的耐盐性并不理想,可能在高温热滚过程中,乳液聚合物发生交联作用,使其形成网络结构,钻井液黏度增加。KYPAM-1和HPAM热滚后表观黏度均降低,但降低幅度不大,说明两者具有一定的耐温性;KYPAM-1在基浆中滚前滚后的黏度均小于HPAM,但在体系中却大于HPAM,可能是梳形聚合物与体系中的降虑失剂和抑制剂有更好的协同作用,使其黏度增加。
MICROG的API失水量明显小于HPAM和KYPAM-1,其降虑失性较好。加入RS-1、KCl及lube后,三种聚合物的性能都有较大的改善,特别是虑失量明显降低,尤其是KYPAM-1从17.2mL降到9.4mL,表明KYPAM-1与体系中的降虑失剂和抑制剂有很好的协同作用,使钻井液的包被抑制性增加、黏度增加、虑失减小等。
作为钻井液流变性调节剂,MICROG有其独特的优势,它的耐温抗盐性、降虑失性使得钻井液的性能更稳定:而KYPAM-1和HPAM需要在热稳定性及降虑失性能上加以改进。