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黃原膠分散的氧化銅和氧化鋅納米流體對水基鉆井液導熱、導電、高溫高壓下的流變性影響
發布時間:2015-3-25 15:22:12  作者:管理員  來源:本站  瀏覽次數:3053

要點:

納米流體在石油和天然氣工業中應對挑戰。

應用氧化銅和氧化鋅在黃原膠中的水基鉆井液

建立了納米流體增效的水基鉆井液。

納米流體水基鉆井液(NWBM)提高了熱傳導和電導能力。

高溫高壓(HTHP)條件下,NWBM具有更好的流變性。

      過去的幾十年中,人們對石油和天然氣的需求急劇增加,但許多生產的油田已經逐漸采盡,勘探開發新的油田成為必然。新的油田往往面臨復雜的儲層環境,比如高溫高壓地層或者深海儲層,因此鉆井液的設計工作越來越具有挑戰性。各種鉆井液體系,比如水基鉆井液、油基鉆井液等,通過添加聚合物和粘土配制完成。油基鉆井液具有極佳的潤滑性,有利于井壁穩定,摩擦扭矩低,良好的濾失控制能力和泥餅質量,流變性便于清洗井眼以及高溫穩定性;但缺點是價格昂貴,環境污染,清理問題,健康和安全問題,以及對儲層產生不利的影響。于是基于環境因素,較多的研究針對水基鉆井液進行。然而,水溶性聚合物在高溫下的降解問題是目前水基鉆井液面臨的最大挑戰。納米流體或許能夠解決一些問題,所謂納米流體即納米粒子的懸浮液,通過布朗運動達到穩定。固體的導熱系數大于液體,通過加入納米流體的方式,可以提高液體的導熱性。

      發展納米流體必須有一個合適的分散介質,此介質必須與油田化學品兼容。生物聚合物,如黃原膠(XG)和瓜爾膠(GG),通常應用在石油和天然氣行業作為流變改性劑、乳化穩定劑、失水控制劑。XG具有獨特的流變特性,如高的低俗剪切粘度和很強的剪切稀釋性,這是由于僵硬的聚合物鏈形成了一個復雜的網狀結構。研究證明,納米氧化鐵、氧化銅、氧化鋅等納米粒子可以分散在黃原膠中形成穩定的納米流體,向水中添加穩定的納米流體,有利于鉆井液中納米粒子的均勻分散。選用的納米氧化銅和氧化鋅粒徑小于50納米,按照0.1%,0.3%,0.5%質量百分比加入含有0.4%質量分數的黃原膠水溶液中,通過25KHz的超聲分散1小時制備納米流體。制得的納米流體按照1%的加量加入水基鉆井液中,同時加入5%的預水化鈉土,0.4%黃原膠控制流變,0.1%的甲醛殺菌,0.01%的氫氧化鉀調節pH至9-9.5,5%氯化鉀作為抑制劑,0.5%聚陰離子纖維素作為降濾失劑。研究納米流體對WBM的熱和電性質的的影響,并研究在不同溫度(25、70、90和110 ℃)和壓力(0.1 MPa和10 MPa)的流變性。

      結果與討論:加入納米流體后,鉆井液的導熱和導電性能提高了大約35%,且導熱和導電能力隨著加入的納米流體量增加而增加;CuO比ZnO納米流體具有更好的導熱性和抗高溫高壓能力;壓力對納米流體鉆井液的影響比溫度要大,高溫下,納米流體有助于穩定水基鉆井液的粘度;通過流變參數擬合,赫歇爾巴爾克利模型與納米鉆井液流變性擬合程度最佳,可用于指導納米鉆井液的進一步設計。

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