一种煤层防塌剂的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-08 02:03

  本文关键词：一种煤层防塌剂的制备及其性能研究

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【摘要】：煤层气以及煤层钻井是我国当前钻井工程的一项急需技术,其中,水平井中大斜度煤层井段钻进的井壁不稳定问题一直是煤层防塌钻井液技术中的难点之一。由于煤层本身硬度小,脆性大,割理发育,机械强度低,容易垮塌,煤岩地层遇水后更易发生严重垮塌,轻者卡钻划眼,重者埋钻具,导致井眼钻井工程报废,严重制约着我国煤层气钻井技术的快速发展。本文先对保德区块煤岩的理化性能及储层敏感性进行了分析,煤岩中含有-定量的粘土矿物(主要是高岭石)、二氧化硅,含有大量的有机质,因此其易于运移,其还有一定的脆性和水化性,遇水会产生一些膨胀,造成井壁不稳。因此提出了用有机胺改性的降解聚乙烯醇与磺化沥青复配的体系作为防塌剂。本文在一定温度压力和过氧化氢存在的条件下对聚乙烯醇原料进行降解处理,然后对降解产品进行有机胺改性,最终得到有机胺改性降解聚乙烯醇,将改性产物与磺化沥青复配得到的防塌剂,具有优良的抑制性、配伍性,达到了实际生产对产品各项性能的要求。实验研究得到聚乙烯醇降解优化条件：在pH=9的碱性溶液环境中、温度限定在80～90℃的实验条件下,调节过氧化氢加量为1.05%,反应50min,使聚乙烯醇原料的聚合度降到所需要的数值。采用二乙胺作为有机胺改性试剂对降解产品进行改性处理,得到了有机胺改性降解聚乙烯醇,有机胺改性降解聚乙烯醇优化工艺条件为：反应温度80℃,反应时间2.5h,二乙胺加入量为1.75%。将有机胺改性降解聚乙烯醇与磺化沥青按1：2的比例复配,最终得到了一种性能优良煤层防塌剂。对所合成的防塌剂体系的性能评价结果表明,此防塌剂煤岩回收率可以达到84.63%,与钻井液基浆具有良好的配伍性,并具有好的防塌效果。
【关键词】：防塌 物性分析 磺化沥青 防塌机理
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD842
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 研究的目的和意义7-8
• 1.2 防塌剂的发展概述8-12
• 1.2.1 国外防塌剂研究8-9
• 1.2.2 国内防塌剂研究9-10
• 1.2.3 胺(铵)类防塌剂发展历程10-12
• 1.3 防塌剂的分类12
• 1.4 防塌剂抑制剂的防塌机理12-15
• 1.4.1 钻井液防塌剂的作用方式12-13
• 1.4.2 阻缓水从井眼向地层迁移的防塌剂13-15
• 1.4.3 增加矿物结合力的防塌剂15
• 1.5 本文研究思路15-16
• 1.6 本文主要研究内容16-17
• 第2章 煤岩理化性能分析及其井壁失稳机理研究17-29
• 2.1 煤岩理化性能分析17-21
• 2.1.1 煤岩的XRD分析17-20
• 2.1.2 煤岩水化分散实验20-21
• 2.1.3 煤岩水化膨胀实验21
• 2.2 煤储层敏感性实验研究21-27
• 2.2.1 储层流速敏感性实验评价21-25
• 2.2.2 盐敏实验评价25-27
• 2.3 小结27-29
• 第3章 聚乙烯醇降解工艺的研究29-38
• 3.1 实验药品及仪器29-30
• 3.1.1 实验药品29-30
• 3.1.2 实验仪器30
• 3.2 实验方法30-31
• 3.2.1 反应方程式30
• 3.2.2 降解聚乙烯醇的制备30-31
• 3.2.3 聚合度的测定31
• 3.3 聚乙烯醇降解工艺研究31-37
• 3.3.1 反应时间对降解聚乙烯醇溶液聚合度的影响31-32
• 3.3.2 过氧化氢加入量对降解聚乙烯醇聚合度的影响32-33
• 3.3.3 溶液pH值对降解聚乙烯醇聚合度的影响33-34
• 3.3.4 反应温度对降解聚乙烯醇聚合度的影响34-35
• 3.3.5 原料和降解产物的红外光谱35-37
• 3.4 小结37-38
• 第4章 有机胺改性降解聚乙烯醇的制备38-47
• 4.1 实验药品及仪器38-39
• 4.1.1 实验药品38
• 4.1.2 实验仪器38-39
• 4.2 实验方法39-41
• 4.2.1 反应方程式39
• 4.2.2 有机胺改性降解聚乙烯醇的制备39-40
• 4.2.3 有机胺改性产物氮含量的测定40-41
• 4.2.4 煤岩回收率的测定41
• 4.3 降解聚乙烯醇有机胺改性条件优化41-46
• 4.3.1 降解聚乙烯醇的聚合度对有机胺改性产物的胺化率的影响41-42
• 4.3.2 反应温度的影响42-43
• 4.3.3 反应时间的影响43
• 4.3.4 有机胺改性试剂加入量的影响43-45
• 4.3.5 有机胺改性产物的红外光谱图45
• 4.3.6 有机胺改性降解聚乙烯醇产品加量对防塌性能的影响45-46
• 4.4 小结46-47
• 第5章 改性产品与磺化沥青的复配和性能评价47-52
• 5.1 有机胺改性降解聚乙烯醇与磺化沥青的复配47-50
• 5.1.1 磺化沥青单独加入对防塌性能的影响47-48
• 5.1.2 磺化沥青与有机胺改性降解聚乙烯醇的配比优选48-49
• 5.1.3 复配体系加量的优选49
• 5.1.4 小结49-50
• 5.2 性能测试与表征50-52
• 5.2.1 煤岩回收率的测定50
• 5.2.2 与基浆的配伍性测试50-51
• 5.2.3 扫描电镜研究51-52
• 第6章 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间的研究成果58

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本文编号：532605