鉆井液用聚乙二醇的濁點(diǎn)計算模型研究

2010年12月第32眷Journator ou andGaSTectnolog 0.DDe.2010 Vol32No.qmJournal of O11 andTechnologyVol.32 Na.6， 109.鉆井液用聚乙二醇的濁點(diǎn)計算模型研究李家學(xué)，黃進(jìn)軍(西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院， 四川成都810500)李巍，張斌(川慶鉆探鉆采工藝研究院，四川廣漢818300)[摘要]兼合醇水基鉆井液具有良好的抑制、封堵、潮滑、儲層保護、生物可降解等性能，使用很廣泛。聚合醇在鉆井液中作用的發(fā)揮與其濁點(diǎn)有很大的關(guān)系。試驗通過(guò)測定了在不同電解質(zhì)溶液中加入不同分子量和濃度的聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)，發(fā)現影響聚乙二醇溶液迪點(diǎn)的各種因素(如醇的分子量、畔的濃度、電解質(zhì)的種類(lèi)、電解質(zhì)的濃度等),并選用合適的公式對聚乙二酵溶液濁點(diǎn)進(jìn)行了模教計算，得出了計算聚乙二畔溶液濁點(diǎn)的計算模型，為今后使用聚乙二醇和調節聚乙二醇的濁點(diǎn)提供了依據。[關(guān)鏞調]豪乙二醇;濁點(diǎn);影響因素;計算模型[中圈分類(lèi)號] TE254.1[文獻標識碼] A[文章端號] 1000 - 9752 (2010) 06-0109-03聚合醇水基鉆井液應用很廣泛，其具有油基鉆井液的各種優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有毒性低、生物可降解等作用，被專(zhuān)家稱(chēng)為仿油基的水基鉆井液[1~6]。鉆井液上使用的聚合醇主要成分為聚乙二醇、乙二醇、丙三醇等多羥基醇，通常為粘稠狀液體，有良好的頁(yè)巖抑制性、封堵性、潤滑性、儲層保護、無(wú)熒光、生物降解性等。聚合醇在鉆井液中的作用與其落液的獨點(diǎn)有很大的關(guān)系(間。聚合醇溶液被加熱到- -定溫度時(shí)，會(huì )由透明變混濁，降溫時(shí)又由混濁變透明，混濁與透明間的平衡溫度即為獨點(diǎn)的。然而怎樣確定溶液的獨點(diǎn)，又怎樣根據地層使用情況調節濁點(diǎn)等問(wèn)題至今還沒(méi)有解決。筆者旨在通過(guò)測量不同電解質(zhì)濃度的聚乙二醇溶液的獨點(diǎn)，分析獨點(diǎn)的影響因素，并選用合適的公式對濁點(diǎn)進(jìn)行模報計算，為確定聚乙二醇溶液的獨點(diǎn)、使用中調節聚乙二醇濁點(diǎn)提供方法。1試驗原理稱(chēng)取不等量t的聚乙二醇，充分攪拌溶于水中，分別轉人具塞k簡(jiǎn)，并放人水浴中加熱，直到清澈的溶液變混濁，記錄該溫度，并記錄在溫度下降過(guò)程中觀(guān)察到混濁溶液變澄清時(shí)的溫度，兩者溫度的平均值即為該依度下醇溶液的濁點(diǎn)。此后，分別調整醇的分子量:醇的濃度，加人相應電解質(zhì),并分不同濃度分別測定各條件下的溶液的獨點(diǎn)，記錄數據，根據數據的特點(diǎn)，選用合適的公式對聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)進(jìn)行模擬計算，得出根據溶液成分計算溶液濁點(diǎn)的計算模型。并測定多組數據，檢驗計算模型的計算結果.試驗藥品:分子分別為600、1540、 2000、 4000、 6000、10000、 20000 的聚乙二醇(AR); KCl(AR); NaCl (AR); HCOOK (CP)等.2濁點(diǎn)影響因素研究2.1聚乙二醇濃度對其濁點(diǎn)的影響對不同濃度和分子量的聚乙二醇在10%的NaCl溶液中的獨點(diǎn)進(jìn)行了測定，結果見(jiàn)圖1.由圖1看出，醇溶液的濁點(diǎn)隨著(zhù)醇濃度增加而減少;濃度越小，影響越大;濃度在6%以上時(shí)，增加醇濃度對溶中國煤化工[收郴日期] 2010-06-21[蓄金項目]國家*973" 規劃項目(2010CB226705)。YHCNMHG[作者簡(jiǎn)介]李家學(xué)(1979-).男, 2004年大學(xué)畢業(yè)，博士生，現主要從事油\井工作波研究工作?！?10●石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報)2010年12月液濁點(diǎn)影響不大。.2 聚乙二醇分子對其濁點(diǎn)的影響就聚乙二醇分子量對其溶液濁點(diǎn)的影響進(jìn)行了試驗研究，結果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，溶液的獨點(diǎn)與其分子量有很大的關(guān)系:分子量越大，其溶液濁點(diǎn)越低;分子量在6000以下時(shí)，影響很大;在6000以上時(shí)，影響較小。+分子量200001000[分子量1000十17.59%KCI士分子量6000 ,g980+ r 15%NaC，8707(606(50250001000015000 20000聚乙二醇的濃度%聚乙二醇分子量圖1聚乙二醇濃度與其濁點(diǎn)的關(guān)系圈2聚乙二醇分子量對其濁點(diǎn)的影響2.3電解質(zhì)濃度對溶液濁點(diǎn)的影響在分子量為20000、濃度為10%的聚乙二00- + NaCl醇溶液中加人不同濃度、不同種類(lèi)的電解質(zhì)后，0-★-KCI對溶液的獨點(diǎn)進(jìn)行了測定，結果見(jiàn)圖3。由圖3員70- *- HCOOK可見(jiàn)，電解質(zhì)的加人能顯著(zhù)降低溶液的濁點(diǎn)，星60電解質(zhì)濃度越大，濁點(diǎn)降低得越多。40 I3濁點(diǎn)計算模型1152025電解質(zhì)濃度/%3.1計算原理根據以上試驗，選取部分數據，畫(huà)出曲線(xiàn);圈3電解質(zhì)種 類(lèi)及濃度對濁點(diǎn)的影響觀(guān)察分析曲線(xiàn)的形狀，選取合適的函數進(jìn)行擬合，得出模擬計算模型;利用該模型計算一些.給定條件下的聚乙二醇的濁點(diǎn);再通過(guò)試驗測定以上給定條件下的聚乙二醇溶液濁點(diǎn)，通過(guò)對比計算濁點(diǎn)值與試驗測定值，分析誤差。3.2 模擬計算模型通過(guò)對試驗數據的擬合確定聚乙二醇濁點(diǎn)的計算模型如下:T= Ar2 + Bx - 33855y' + 14063y2 - 177. 79y+ f(m) .(1)0.8X 10-m'+2.0X 10-*m2 - 0.017m+ 167.92 (m≤10000)(2)|290. 85m 0.1016 (m > 10000)式中,工為溶液中電解質(zhì)的質(zhì)量體積濃度,kg/m2;y為聚乙二醇的在溶液中的質(zhì)量體積濃度,kg/m2;m為聚乙二醇的分子量;T為溶液的濁點(diǎn),C;系數A和B是與電解質(zhì)種類(lèi)有關(guān)的系數,取值如表1. .模型使用條件:①公式中電解質(zhì)的濃度取值應小于其溶中國煤化工下電解質(zhì)的溶解度，計算時(shí)按溶液飽和濃度進(jìn)行計算;②聚乙二醇的濃度1%由于醇含量MH較少，濁點(diǎn)現象不明顯;濃度大于10%，聚乙二醇往往不能兒見(jiàn)nmw,的以川開(kāi)優(yōu)ENMHG后可能產(chǎn)生很大的誤差.第32卷第6期.李家學(xué)等:鉆井液用聚乙二醇的濁點(diǎn)計算模型研究3.3結果檢驗下面為一些特定條件下利用計算模型計算出了聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)和根據試驗實(shí)測該條件下的濁點(diǎn)值，列表對比，分析模擬計算誤差，結果見(jiàn)表2、表3、表4.喪1敷操A. B取值表2聚乙二醇分子量為2000.濃度為2%的電解質(zhì)種類(lèi)系敷A系敷BKC1溶液的計算油點(diǎn)與實(shí)測濁點(diǎn)值NaCl400KCl濃度/% 計算濁點(diǎn)/C 實(shí)測濁點(diǎn)/C數值差值/心KCI327. 35- 300.452548.7-0.3HCOOK560- 3862056. 356. 5-0.21565.665. 5+0.1076.67-0.489.17)0--0.9表3聚乙二醇分子為1000、 濃度為6%的表4聚乙二醇分子為4000、濃度為10%的NaCl溶液的計算濁點(diǎn)與實(shí)測濁點(diǎn)值HCOOK溶液的計算濁點(diǎn)與實(shí)測濁點(diǎn)值NaCI濃度/%計算獨點(diǎn)/C 實(shí)測濁點(diǎn)/C 數值差值/CHCOOK濃度/%計算濁點(diǎn)/C實(shí)測濁點(diǎn)/C 數值差值/C50. 350.0+0.358.257.50.57.858.064.9 .64.00.967.367.574.473.51078.878.50.386, 786. 00.7592. 392.0從表2~4數據對比可以看出，建立的獨點(diǎn)計算模型計算出來(lái)的聚乙二醇溶液濁點(diǎn)與實(shí)際測量的濁點(diǎn)相差不大.試驗中使用的水銀溫度計最小刻度為1C,存在0.5C的誤差。表2、表3中數據差值基本小于0.5C;表4中HCOOK很容易吸收空氣中的水分而潮解，計算出的差值略微大一些。但總的來(lái)說(shuō)，模擬計算模型計算的結果與實(shí)測值基本相符，能滿(mǎn)足現場(chǎng)的使用。4結論1)研究發(fā)現影響聚乙二醇溶液濁點(diǎn)的因素有聚乙二醇的分子量大小、濃度的高低、溶液中加人電解質(zhì)的種類(lèi)及濃度等。聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)隨其分子量的增加和濃度的增加而減小，隨電解質(zhì)濃度的增加而顯著(zhù)減小，且電解質(zhì)的加人對聚乙二醇溶液濁點(diǎn)影響很大。2)利用試驗數據進(jìn)行分析，提出了聚乙二醇溶液獨點(diǎn)的計算模型，利用計算模型計算出來(lái)的濁點(diǎn)與實(shí)際測值相差不大，誤差合理，能較好地滿(mǎn)足鉆井液工業(yè)的使用。[參考文獻][1] Bland R G. Low salinity polyglycol wster based dilling fluids s alternatives to oil-based mud [J] . SPE/IADC29378, 1995.[2] Aston M S. Water based glycol dillig mud shale inhibitin mechanisms [J] . SPE28818, 1994.[3]王昌軍，岳前聲，張巖，等.秦合醇JLX防塌潤撈性能研究[J] .鉆井掖與完井液，2001，, 18 (3); 6~8.[4]李建山，李謙定，楊呈德.環(huán)保型鉆井液技術(shù)研究與發(fā)展方向[J].西安石油學(xué)院學(xué)報，2002, 17 (2); 59~63.[5]郭東榮，高錦屏，范鵬，等.豪乙二醇抑制機理研兗[J].鉆井液與究井液，1997， 14 (2): 3~5.[6] 向興金，岳前聲，肖穩發(fā).豪合酵JLX在粘土上吸附特性研究[J] .鉆井液與完井液。1999, 16 (4); 1~4.[7]李公讓?zhuān)τ裰?，喬?等.豪合醇防塌潤滑劑PGB-3及其鉆井液的應用[J] .油田化學(xué), 2002, 19 (2): 97~ 100.[8]邊繼祖，張獻豐，張全明，等.聚合脖水基鉆井液在文33-196井的應用[1].鉆井糖與完井液，2001. 18 (4); 30~31.[9]奠小剛，劉尚營(yíng).非離子表面活性劑濁點(diǎn)研兗進(jìn)晨[] .化學(xué)通報，200中國煤化工fYHCNMHG]蕭雨