中國石油大學(xué)-無機電解質(zhì)對鉆井液的污染及調(diào)整

中國石油大學(xué)油田化學(xué)實驗報告實驗日期:成績:班級:學(xué)號:姓名:教師:同組者:無機電解質(zhì)對鉆井液的污染及調(diào)整一、實驗?zāi)康?、認(rèn)識并掌握NaCl對鉆井液污染后性能的變化規(guī)律。2、了解NaCl對鉆井液污染后性能的調(diào)整方法。二、實驗原理1、鉆井液鹽侵后，壓縮粘土的擴散雙電層，其電位降低，水化膜變薄，粘土顆粒間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鉆井液粘度、切力上升，失水增大。當(dāng)鹽侵到一定程度后，粘土顆粒面-面聯(lián)結(jié)，粘土分散度明顯降低，使粘度、切力轉(zhuǎn)而下降，失水繼續(xù)增大，見圖1。圖1鉆井液性能隨氯化鈉加量的變化曲線2、鹽侵鉆井液加入適量處理劑后，一是拆散較強的粘土網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使鉆井液處于適度絮凝狀態(tài)，二是保護粘土顆粒使它保持適度尺寸，不至于結(jié)合變的過大，從而使鉆井液濾失性能得到改善。三、儀器與藥品高速攪拌機一臺；六速旋轉(zhuǎn)粘度計一臺；打氣筒失水儀一臺；電子天平一臺；秒表一只；吸管一支；牛角勺兩把；量筒兩支；pH試紙、泥漿500ml、NaCl、降失水劑、降粘劑等。四、實驗步驟1、取泥漿450ml高攪5分鐘后，測其六速粘度、濾失量、泥餅厚度和pH值。2、向步驟1完成后的泥漿中加入一定量的NaCl，高速攪拌15分鐘后測六速粘度、濾失量、泥餅厚度和pH值。3、根據(jù)步驟2完成后的泥漿性能，加入適量的降粘劑和降失水劑，高速攪拌30分鐘后測六速粘度、濾失量、泥餅厚度和pH值，使其性能得到恢復(fù)五、數(shù)據(jù)處理1、將所得數(shù)據(jù)及計算結(jié)果整理列表。項目600300濾失量mL泥餅厚度mmpH基漿11717.02.09基漿+1%NaCl201520.02.09表1數(shù)據(jù)記錄表1加量/%組別600300濾失量/mL1.01/2161228.02.03/4201630.03.05/6272346.04.07/8231866.05.09/10201576.0表2污染實驗數(shù)據(jù)班級匯總表加量/%鉆井液粘度/mPa·s動切力/Pa失水量/mL06.02.04422.01.08.04.08828.02.010.06.13230.03.013.59.70946.04.011.56.64366.05.010.05.11076.0表3計算結(jié)果整理列表計算舉例，以加量1.0%NaCl時的數(shù)據(jù)為例計算：表觀粘度AV=0.5×600=0.5×16=8.0mPa·s動切力YP=0.511×(2×300-600)=0.511×(2×12-16)=4.088Pa失水量等于實驗中的濾失量。2、繪出鉆井液粘度、動切力以及失水量隨NaCl加量的變化曲線，并簡要解釋。圖2鉆井液粘度隨NaCl加量的變化曲線圖3動切力隨NaCl加量的變化曲線圖4失水量隨NaCl加量的變化曲線分析：鉆井液鹽侵壓縮粘土的擴散雙電層，使其ε電位降低，水化膜變薄，粘土顆粒間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致表觀粘度與動切力增大，濾失增加。但當(dāng)鹽侵程度達到一定值后，粘土顆粒便出現(xiàn)面面聯(lián)結(jié)，粘土分散度明顯降低，導(dǎo)致表觀粘與動切力開始下降，而濾失量繼續(xù)增加。六、思考題1、有同學(xué)實驗時發(fā)現(xiàn)，加量比氯化鈉少得多的氯化鈣就會對鉆井液的粘度和濾失量產(chǎn)生很大的影響，為什么？答：氯化鈣比氯化鈉降低粘土電位的能力更強，粘土顆粒更易形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，且鈣離子能夠與碳酸根離子形成沉淀，所以能夠?qū)︺@井液的粘度和濾失量產(chǎn)生很大的影響。2、如果鉆井液受到氯化鈣的影響，需要調(diào)整鉆井液的性能，如果采用直接加入降粘劑和降濾失劑的處理方法，你認(rèn)為是否合理？有否更合理的處理方法？答：不合理。應(yīng)先消除鈣離子的影響，再加入降粘劑和降濾失劑。3、現(xiàn)場鉆井液施工時，可以使用碳酸鈉來提高粘土的造漿率，為什么？如果碳酸鈉的加量過多，會出現(xiàn)什么危害？答：碳酸鈉可以和配漿水、膨潤土中的鈣離子產(chǎn)生沉淀，由鈣土變?yōu)殁c土，可使配出的膨潤土漿粘度提高，能夠提高粘土的造漿率。4、隨著氯化鈉加量的增加，鉆井液的表觀粘度會出現(xiàn)先增大后減少的現(xiàn)象，為什么？答：鉆井液鹽侵壓縮粘土的擴散雙電層，使其ε電位降低，水化膜變薄，粘土顆粒間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致表觀粘度增加。但當(dāng)鹽侵程度達到一定值后，粘土顆粒便出現(xiàn)面面聯(lián)結(jié)，粘土分散度明顯降低，導(dǎo)致表觀粘開始下降。5、隨著氯化鈉加量的增加，鉆井液的濾失量一直在增加，而不象表觀粘度那樣先增大后減少，為什么？答：影響濾失量的因素包括粘度、滲透率等，在整個