高温对钻井液中黏土的作用及作用机理

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第2期钻井液与完井液V_01．27NO．22010年3月DRILLINGFLUID&C0MPLET10NFLUIDMar．20l0文章编号：1001—5620(2010)02—0023—03高温对钻井液中黏土的作用及作用机理卜海一，徐同台，孙金声。，王海良(I．中国地质大学(北京)工程技术学院，北京；2．北京石大胡杨科技发展有限公司，北京；3．中国石油集团钻井工程技术研究院，北京)摘要针对高温对黏土粒子的作用，对不同钠膨润土含量的基浆在不同温度热滚后的性能进行分析，得出黏土颗粒在不同温度下对钻井液的流变性能影响

2、较大，从常温到90，钻井液表观黏度呈递增状态，且在90℃时达到最大值；之后随温度升高急剧减小，在150℃时出现最小值；从150℃到200，表观黏度随温度升高略有增大。同时，分析了不同温度对钻井液中黏土的作用机理。该研究结果为深井、超深井水基钻井液提供理论基础。关键字高温钻井液；增稠；黏土颗粒；高温作用；黏土作用机理中图分类号：TE254．2文献标识码：A深井、超深井钻井作业中凡高温严重增稠的钻1．2高温聚结作用井液，必然会丧失其热稳定性，表现为钻井液性能高温聚结作用主要指已高度分散的粒子由于高极不稳定，黏度和切力上升快，处理频繁，处理剂温作用降低分散度的

3、趋势，它与黏土粒子的高温分用量大，因此，防止钻井液在高温条件下形成凝胶散作用是相反而并存的。高温聚结作用促进黏土粒和增稠是保持钻井液热稳定性的重要技术。钻井液子端一面和端一端结合并形成卡片房子结构，使钻高温增稠的原因比较复杂，除了黏土矿物本身的高井液静切力和动切力增大，而黏土的高温分散作用温分散增加了钻井液中黏土粒子的浓度外，还有处进一步导致所形成的网架结构的密度和强度增强。理剂等外加组分的高温变性所引起的增稠Ⅲ。因此1．3高温钝化作用有必要研究明确黏土矿物的高温作用及作用机理，以有效抑制和减少黏土粒子的高温分散。经高温作用后，黏土粒子的表面活性降低的现

4、象为黏土粒子表面的高温钝化作用。高温加剧了水1高温对钻井液中黏土的作用分子的热运动，从而降低了水分子在黏土表面或离子极性基团周围定向的趋势，即减弱了表面水化能1．1高温分散作用力，使外层水化膜减薄，黏土粒子的Zeta电位减黏土粒子在高温作用下会自动分散，其实质小。另一方面温度的升高，加剧了黏土颗粒在水中是水化分散，包括表面水化和渗透水化作用。高温向四面八方呈活跃的无规则的布朗运动，引起黏土加剧了水分子渗入未分散的黏土粒子晶层表面的能胶粒的碰撞频率增加，降低了黏土颗粒形成端一面力，从而促使原来未被水化的晶层表面水化和膨和端一端结合形成卡片房子结构的能力口]

5、。胀。随着高温水化分散的发生，钻井液中的阳离子当量浓度随之增大，同时促进了黏土颗粒晶体结构2高温对膨润土浆流变性能影响实验中AI的离解，使黏土所带负电荷增加，并补偿了2．1膨润土加量对钻井液性能的影响因高温而解吸的阴离子，促进黏土粒子Zeta电位的增加分别用3~,／0、4％、5％、6％、8％、10％新疆夏第一作者简介：卜海，在读硕士研究生，1985年生，2007年毕业于中国石油大学(北京)化学工程与工艺专业，现在北京石大胡杨石油科技发展有限公司工作。地址：北京市昌平区火炬街23号；邮政编码102200。学兔兔www.xuetutu.com24钻井液与完井

6、液2010年3月子街改性膨润土配浆，测定其流变性能，结果见图1。由图1可知，表观黏度与塑性黏度随钠膨润土含量的增加而增大，动切力变化不大；3％钠膨润土的基浆表观黏度小，实验结果不明显。因而选用钠膨润土含量为4％、6％、8％和10％的基浆进行实验。℃图510％基浆在不同温度热滚24h后的性能由图2～图5可知：①随温度升高，钻井液黏度出现一个极限峰值。从常温到90℃，表观黏度呈递增状态，且在90℃时为最大值；塑性黏度随温度升高而增大，钠膨润土含量分别为4％、6％和图1不同含量的钠膨润土浆的性能8％的基浆在90cC时亦达到最大值；动切力均稍2．2温度对不同浓度

7、膨润土浆性能的影响有增大，且在90℃时为最大值。②温度继续升高，不同膨润土含量的钻井液表现出不同的性能。膨润温度对膨润土浆性能的影响见图2～图5。土含量为4％和6％的钻井液，表观黏度、塑性黏度随温度升高急剧减小，且在150oC时为最小值；从150到200，表观黏度、塑性黏度随温度升高略有增大。但膨润土含量为8％的钻井液，表观黏度及动切力随温度升高急剧减小，且在150℃时为最小值，从150oC到200℃，则略有增大；塑性黏度随温度升高而减小，且在120时出现最小值，℃之后随温度升高稍有增大；膨润土含量为10％的图24％基浆在不同温度热滚24h后的性能钻井液

8、，表观黏度及动切力亦随温度升高急剧减小，且在150℃时出现最小值，150℃到20