vispac-12钻井液增黏剂反相乳液的性能研究
在钻井过程中,为保证低固相下的钻井液具有较高的黏度及良好的流变性,通常需添加增黏剂来提高钻井液的黏度,这样不仅可以改善钻井液的流变性,而且有利于稳定井壁。
聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,简称PAM)是丙烯酰胺均聚或与其他单体共聚而成的质量分数在50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称[1-4]。由于其结构单元中含有酰胺基,易于形成氢键,因此具有良好的水溶性。PAM相对分子量高(103~107),水溶性好,可以通过调节分子量或引进各种基团得到具有特定性能的多种分子。钻井液用PAM为线形高分子量产物,具有很强的增黏能力,且由于分子链上含有易与水形成氢键的酰胺基,亲水性强,水化后具有较大的水动力学体积。由于分子链不具有刚性,很容易受溶液中的盐、溶液的温度等条件的影响,故PAM及部分水解PAM在实际应用时会存在一些缺陷,比如:超高分子量聚合物难溶解,且易剪切降解;高温降解严重;长期放置易老化。这些缺陷影响了PAM的广泛应用[5-7]。
所以,对于刚入学的高一新生,用任命制选出的班干部往往存在一定的风险。除了任命前做好调查、观察、储备、造势外,还应设定一个考核期,给普通同学、班干部多一个看清自己的机会,如此一来,才能选取出那些各方面素质都比较突出的学生组成班委。接下来的工作,当然还应对班干部的思想和工作流程不断的进行培训和锻炼,帮助他们在班内树立威信,提高他们的集体观和工作能力。
PAM反相乳液韦斯派克-12(简称vispac-12)是以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)为单体,通过反相微乳液聚合合成的性能良好的钻井液增黏剂。
本文主要研究工业用PAM反相乳液vispac-12在钻井液中的滤失量、表观黏度、塑性黏度、动切力等流变性参数,观察其流变性,并对其在钻井液中的耐温耐盐性能进行测定[7-10]。
(1)在淡水基浆、盐水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆中分别加入1%、2%、3%的vispac-12,测其流变性。
(2)在淡水基浆中测vispac-12的耐温性,分别经过130 ℃、150 ℃热滚后,观察去流变性和滤失量,判断聚合物是否破坏。
(3)在盐水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆中分别加入1%、2%、3%的vispac-12,并分别经过130 ℃热滚后,观察去流变性和滤失量,判断聚合物是否破坏,测其耐盐性。
错因:该题利用稀硝酸的性质,设下了“陷阱”,很多同学只考虑到Cu与稀硝酸反应而不与稀硫酸反应,很快写出了化学反应方程式:3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,从方程式可以看出,Cu在反应中过量,按稀硝酸计算,生成的NO气体的物质的量为2mol,这样,就恰好掉进了命题人设置的“陷阱”而错选了答案A。
1 试验部分
1.1 基浆的配制
量取400 mL蒸馏水置于杯中,加入0.96 g无水碳酸钠及16 g钻井液试验用的钙膨润土。用高速搅拌器搅拌20 min后,于25±3 ℃下密闭养护24 h,在高速搅拌5 min后,按SY/T 5621《钻井液现场测试 第1部分:水基钻井液》的规定测定基浆性能[11]。
1.2 在淡水基浆中的性能测定
1.2.1 常温下的性能测定
取4杯基浆,分别向基浆中加入0、1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
1.5.3 高温下的性能测定
取3杯基浆,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12。用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,然后放入滚子炉中,在130 ℃恒温滚动16 h后,取出样品放至室温,再高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
示踪剂通常情况选取与工作介质互溶的NaCl或KCl[6],本次模拟采用NaCl作为示踪剂,其相关属性如表1所示。
1.3 在盐水基浆中的性能测定
1.3.1 常温下的性能测定
改变滚子炉中的温度为150 ℃,重复上述试验。
取3杯基浆,加入16 g氯化钠,高速搅拌20 min,于室温下养护24 h,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
1.3.2 高温下的性能测定
一些外国作家及作品表达中国“一带一路”文化之所以能够深受中囯的支持与鼓励,赢得西方读者的接纳与认可,就在于他们对“一带一路”文化进行现代阐释的他者立场。
从经济的角度看,有利于发展成旅游产业经济增长点。如在浙江绍兴举行的“中国兰亭书法节”就是比较典型的把以书法作为休闲活动与旅游产业结合的典型活动,到2012年,书法节已连续举行了28届,在书法节期间组织如曲水流觞、书画艺术博览会、兰亭讲堂、绍台两地书画艺术交流友好关系结对和系列展览等大型活动。参与的人员中,很大部分并不是专业创作的书法家,它包容了一切爱好书法的普通群众。通过活动带动书法旅游产业的发展,人们旅游书法名胜、收藏名人字画,采购用于赏玩的文房四宝,已成为一个新的经济增长点。
将未做处理的树脂面与3个表面处理组中各随机抽取的1个光固化树脂面用离子镀膜仪喷金后,通过扫描电镜观察光固化树脂面的形态。
1.4 在饱和盐水基浆中的性能测定
1.4.1 常温下的性能测定
取3杯基浆,加入130 g氯化钠,高速搅拌20 min,于室温下养护24 h,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
我国国家食品药品监督管理总局(CFDA)于2013年底正式批准BT应用于临床,截至2016年12月,国内已有数10家医疗机构开展了该项目,积累了约300例病例的经验,手术例数已升至世界第2位,病例增长速度居第1位[28]。
1.4.2 高温下的性能测定
取3杯基浆,加入130 g 氯化钠,高速搅拌20 min,于室温下养护24 h,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,然后放入滚子炉中,在130 ℃恒温滚动16 h后,取出样品放至室温,再高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
1.5 在复合盐水基浆中的性能测试
虽然之前有众多研究表明内雨带的发展和重力波或者涡旋Rossby波有关系,但是Moon and Nolan(2015b)否定了内雨带的发展和重力波以及涡旋Rossby波的关系,并且提出内雨带可能的发展机制是眼壁产生的平流,因此本文就这一假设再次进行了探讨研究。
复合盐水基浆:在1 L蒸馏水中加入45 g氯化钠、5 g无水氯化钙、13 g氯化镁、150 g钙膨润土和9 g无水碳酸钠,高速搅拌20 min,于室温养护24 h。
1.5.2 常温下的性能测定
对于施工企业来讲,由于内部专业分工不同,各部门、各岗位难免会出现矛盾和交叉,如果没有明确的工程大目标,各自为政,那么无疑公司会陷入混乱。这就需要领导明确和剖析工程项目大目标,分清哪些是主要目标,哪些是次要目标,从而找到工程目标的关键线路,并适时的不断强化全体人员对目标关键节点的印象,使员工对目标过程有清晰的认识,并每天不断的自我暗示,最后全力以赴实现既定目标。
取3杯复合盐水基浆,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
取3杯基浆,加入16 g氯化钠,高速搅拌20 min,于室温下养护24 h,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,然后放入滚子炉中,在130 ℃恒温滚动16 h后,取出样品放至室温,再高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
1.2.2 高温下的性能测定
1.5.1 复合盐水基浆的配制
取3杯复合盐水基浆,分别向基浆中加入1%(4 g)、2%(8 g)、3%(12 g)的vispac-12,用电动搅拌器搅拌4 h后,于25±3 ℃下密闭养护24 h。之后高速搅拌5 min,然后放入滚子炉中,在130 ℃恒温滚动16 h后,取出样品放至室温,再高速搅拌5 min,按SY/T 5621的规定测定表观黏度、塑性黏度、动切力及滤失量。
2 试验结果与讨论
2.1 vispac-12在淡水基浆中的性能测定
表1 淡水基浆中流变性和滤失量随vispac-12加量的变化 Table 1 The changes of rheological properties and filtration loss in freshwater base slurry with the increasing amount of vispac-12
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/3fa07f1ecf9eed8b7cedf2fcd2e4764d.png)
泥浆类型加 量状态FL/mLAV/(mPa·s)PV/(mPa·s)YP/Pa淡水基浆0vispac⁃12,1%(4g)vispac⁃12,2%(8g)vispac⁃12,3%(12g)—热滚前热滚后热滚前热滚后热滚前热滚后—221381138251878624830182519663342937289
注:FL—滤失量;AV—表观黏度;PV—塑性黏度;YP—动切力。热滚为130 ℃。
由表1可知,在淡水基浆中,基浆的表观黏度是11 mPa·s,加入1%的vispac-12后其表观黏度增加为25 mPa·s,表现出良好的增黏效果。当vispac-12的加量为2%时,基浆的表观黏度增加到48 mPa·s,已经满足增黏剂用钻井液所需。当vispac-12的加量为3%时,基浆的表观黏度已经达到62.5 mPa·s,这说明vispac-12的增黏效果很好,具有很好的增黏能力。热滚130 ℃,vispac-12加量为2%的基浆就能达到基本要求,说明vispac-12在淡水基浆中有良好的耐温效果。而滤失量由vispac-12加量1%的22 mL到vispac-12加量2%的13 mL,滤失量减少,说明该基浆的降滤能力较好,基本上已经达到钻井液用增黏剂所需。
2.2 vispac-12在盐水基浆中的性能测定
表2 盐水基浆中流变性和滤失量随vispac-12加量的变化 Table 2 The changes of rheological properties and filtration loss in saltwater base slurry with the increasing amount of vispac-12
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/7fff7cb2c798813850cb7bbac2385412.png)
泥浆类型加 量状态FL/mLAV/(mPa·s)PV/(mPa·s)YP/Pa盐水泥浆基浆vispac⁃12,1%(4g)vispac⁃12,2%(8g)vispac⁃12,3%(12g)热滚前热滚后热滚前热滚后热滚前热滚后——241082———20119———2820821174
注:FL—滤失量;AV—表观黏度;PV—塑性黏度;YP—动切力。热滚为130 ℃。
由表2可知,在盐水基浆中,加量1% vispac-12的基浆的表观黏度为10 mPa·s、塑性黏度为8 mPa·s、动切力为2 Pa;加量2%vispac-12的基浆的表观黏度为20 mPa·s、塑性黏度为11 mPa·s、动切力为9 Pa。由于基浆的表观黏度比较小,因此没有进行热滚和滤失量的测定。加量3%vispac-12的基浆已经达到钻井液的性能要求,其表观黏度为28 mPa·s、塑性黏度为20 mPa·s、动切力为8 Pa,热滚130 ℃后基浆的表观黏度为21 mPa·s、塑性黏度为17 mPa·s、动切力为4 Pa,滤失量是24 mL。
2.3 vispac-12在饱和盐水基浆中的性能测定
表3 饱和盐水基浆中流变性和滤失量随vispac-12加量的变化 Table 3 The changes of rheological properties and filtration loss in saturated saltwater base slurry with the increasing amount of vispac-12
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泥浆类型加量FL/mL状态AV/(mPa·s)PV/(mPa·s)YP/Pa饱和盐水基浆0—vispac⁃12,1%(4g)—vispac⁃12,2%(8g)—vispac⁃12,3%(12g)26—1138—19136—29227热滚前39309热滚后20119
注:FL—滤失量;AV—表观黏度;PV—塑性黏度;YP—动切力。热滚为130 ℃。
由表3可知,在饱和盐水基浆中,加量1%vispac-12的基浆的表观黏度为19 mPa·s、塑性黏度为13 mPa·s、动切力为6 Pa;加量2%vispac-12的基浆的表观黏度为29 mPa·s、塑性黏度为11 mPa·s、动切力为7 Pa;加量3% vispac-12的基浆的表观黏度为39 mPa·s、塑性黏度为30 mPa·s、动切力为9 Pa。3种加量均基本达到钻井液性能所需。热滚130 ℃后,基浆的表观黏度为20 mPa·s、塑性黏度为11 mPa·s、动切力为9 Pa,仍达到钻井液性能所需,说明vispac-12具有较好的耐温耐盐效果。
又如“昆南”入声字“折”的唱调(《南西厢·佳期》【十二红】“也不管堕折”,687)。该单字唱调的过腔是。其中的为第一节级音性过腔,为第二节级音性过腔第三节为主调性过腔。这个过腔即为“级音+级音+主调”两种不同音乐材料组合而成的多节型过腔。
2.4 vispac-12在复合盐水基浆中的性能测定
表4 复合盐水基浆中流变性和滤失量随vispac-12加量的变化 Table 4 The changes of rheological properties and filtration loss in the composite brine base slurry with the increasing amount of vispac-12
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/fac60e19d28d9168f55174d19bd91702.png)
泥浆类型加量FL/mLAV/(mPa·s)PV/(mPa·s)YP/Pa复合盐水基浆0—1046vispac⁃12,1%(4g)—19910vispac⁃12,2%(8g)6836279
注:FL—滤失量;AV—表观黏度;PV—塑性黏度;YP—动切力。热滚为130 ℃。
由表4可知,在复合盐水基浆中,基浆的表观黏度为10 mPa·s、塑性黏度为4 mPa·s、动切力为6 Pa;加量1% vispac-12的基浆的表观黏度为19 mPa·s、塑性黏度为9 mPa·s、动切力为10 Pa,说明在复合盐水基浆中,vispac-12加量少许就有很好的增黏效果。加量2%vispac-12时,基浆已经达到钻井液性能要求,其表观黏度为36 mPa·s、塑性黏度为27 mPa·s、动切力为9 Pa。这说明vispac-12具有较好的增黏效果和耐温耐盐性。
2.5 vispac-12耐温性的测定
由表5可知,在淡水基浆中,加量1%vispac-12的基浆的表观黏度为25 mPa·s,已达到钻井液性能所需。加量2%vispac-12的基浆在130 ℃热滚后的表观黏度为31 mPa·s,已达到钻井液性能基本要求;热滚150 ℃后,vispac-12的加量仍然使基浆基本达到钻井液性能所需。加量3% vispac-12,热滚前,基浆的表观黏度为63 mPa·s、塑性黏度为34 mPa·s、动切力为29 Pa;热滚130 ℃时,基浆的表观黏度为45 mPa·s、塑性黏度为36 mPa·s、动切力为9 Pa,滤失量为12 mL;热滚150 ℃时,基浆的表观黏度为37 mPa·s、塑性黏度为28 mPa·s、动切力为9 Pa,滤失量为15 mL,表观黏度下降很少,而滤失量下降较多,这说明vispac-12确实有很好的耐温效果。
表5 淡水基浆中不同热滚温度下流变性和滤失量随vispac-12加量的变化 Table 5 The variation of rheological properties and filtration loss in freshwater under different hot rolling temperature with the increasing amount of vispac-12
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/6abe1ca5291737915120309d53d8280d.png)
泥浆类型加量状态AV/(mPa·s)PV/(mPa·s)YP/PaFL/mL淡水基浆vispac⁃12,1%vispac⁃12,2%vispac⁃12,3%热滚前25187—130℃热滚127522150℃热滚86233热滚前483018—130℃热滚3123813150℃热滚2519617热滚前633429—130℃热滚4536912150℃热滚3728915
注:FL—滤失量;AV—表观黏度;PV—塑性黏度;YP—动切力。热滚为130 ℃。
3 结论
(1)本文通过对含不同加量的反相乳液vispac-12的基浆的流变性和滤失量的测定及其耐温、耐盐性的研究,得出了vispac-12的增黏好,有利于调整合适的钻井液流变性,提高钻井液携带岩屑、清洗井眼的能力;其耐温耐盐效果好,抗高温稳定性强,可用于深井勘探开发。
(2)在淡水基浆中,随加入的反相乳液vispac-12的量的变化,滤失量明显变化,说明vispac-12的降滤能力较好,有利于保持和提高黏土颗粒的含量,形成致密的泥饼,巩固井壁和防止卡钻事故发生。
(3)反相乳液vispac-12在盐水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆中也有很好的增黏效果,基本上加量3%vispac-12的基浆的表观黏度都能达25 mPa·s以上。
这些结果表明,反相乳液增黏剂具有较好的增黏、降滤失能力,耐温耐盐性能好,反相乳液在实际油田应用中会有很好的效果,满足更多复杂情况下钻井用钻井液的要求。
参考文献
[1] 付美龙,唐善法,黄俊英.油田应用化学[M].武汉:武汉大学出版社,2005:234-243.
[2] 刘卫红,许明标.油田应用化学一种用作钻井液增黏剂的反相微乳液的性能研究[J].油田化学,2013,30(3):327-330.
[3] 苗海龙.高温高压高含硫化氢气田储层钻开液研究和应用[J].非常规油气,2017,4(5):83-87.
[4] 黄玉洪.聚丙烯酰胺反相乳液聚合研究进展[J].当代化工,2005,34(1):56-59.
[5] 王宝堂.纳米钻井液技术现状[J].非常规油气,2016,3(5):134-138.
[6] 彭双磊,刘卫红,冯雪钢,等.AA/AM反相微乳液的合成及性能研究[J].广州化工,2013,41(4):57-59.
[7] 钱晓琳,于培志,王琳,等.钻井液用阳离子聚合物反相乳液的研制及其应用[J].油田化学,2008,25(4):297-299.
[8] 姜晨钟,陈新刚,章君.耐温耐盐型聚丙烯酰胺研究进展[J].应用科技,2000,27(8):27-28.
[9] 李晓,张卫英,袁惠根.反相微乳液聚合机理及模型化处理[J].中国工程科学,2003,5(1):69-73.
[10] 王风贺.反相微乳液法制备聚丙烯酰胺[D].南京:南京理工大学,2004:153-156.
[11] 赵明,李鸿洲,张鹏云,等.反相乳液聚合制备丙烯酰胺一丙烯酸铵共聚物[J].石油化工,2008,37(2):153-156.
[12] 陈庭根,管志川.钻井工程理论与技术[M].东营:中国石油大学出版社,2000:100-115.