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HCS-G粘土防膨技术
2013-11-11 15:04:49   来源:本站   作者:管理员  人气:1056次

 

1、作用机理

HCS-G防膨剂是由阳离子化合物和有机硅类化合物经特殊工艺合成,是一种能有效防止粘土水化膨胀及微粒运移的长效防膨剂,具有以下特点:

(1) 独特的分子结构设计:兼具强吸附基团和阳离子基团;由于采用了可以与粘土中的-SiOH基团产生化学键合的有机硅类基团,极大地增强了HCS-G防膨剂的吸附性能;使其阳离子基团对粘土的水化抑制作用和电中和作用更牢固彻底。HCS-G防膨剂的这种结构,突破了传统防膨剂对粘土颗粒只有物理吸附;没有化学吸附的应用观念。实现了物理吸附和化学吸附的有机统一。

(2) 优良的抑制防膨性能:具有极高的阳离子密度,避免了大分子防膨剂阳离子密度低,防膨性能差的缺点。其抑制性能受酸碱环境影响较小。

(3) 强的耐冲刷能力:克服了常规小分子防膨剂吸附能力弱,耐冲刷能力差的缺点;具有达到60倍以上的耐驱替水冲刷特点。保证了防膨剂适当的注入作业周期。

(4) 螯合解堵、改善渗透率的作用:HCS-G防膨剂为一低分子量化合物,带有螯合基团,对已受伤害地层的渗透率具有改善作用;不仅克服了高分子化合物在注入初期可能对地层产生伤害而影响长期注水作业的缺点;而且对岩心的原始渗透率具有改善提高作用。

(5) 用于油田注水防膨及完井作业适用于高中低渗透的各类地层,推荐加量依据地层情况为1.0-3.0%

2、防膨性能评价

用离心法分别测定了HCS-G相对蒸馏水和相对注入水对粘土的防膨率。

1   不同浓度的HCS-G的相对防膨率

 

样品及浓度

防膨率 %

相对蒸馏水

相对注入水

0.5%

85.4

40.1

1.0%

90.8

48.3

1.5%

95.5

69.6

2.0%

96.7

72.4

2.5%

97.3

73.1

3.0%

97.8

73.6

 

结果表明:HCS-G对粘土的膨胀具有很强的抑制作用,当其加量为2.0%时,相对蒸馏水的防膨率达到96.7%,由于注入水本身具有矿化度(见表2),对粘土具有一定的抑制作用,所以HCS-G相对注入水对粘土的防膨率要比HCS-G相对蒸馏水对粘土的防膨率低,当加量为2.0%时,其相对地层水的防膨率为72.4%

从实验结果还可以看出:当HCS-G的加量为2%时,对粘土的防膨率趋于稳定,所以HCS-G的推荐加量一般为2%

 

2  注入水矿化度

HCO3-

Cl-

SO42-

Ca2+

Mg2+

K++Na+

总矿化度

矿化度度(mg/l

102.3

3541.35

612.22

171.35

1106.10

1838.90

7321.15

水型:CaCl2

3、强的吸附抗稀释性能

3  不同的稀释倍率下HCS-G的防膨率(相对蒸馏水)

稀释倍率

浓度 %

0

2

4

8

16

32

HCS-G 1.0

90.8

90.1

89.5

89.2

89.0

88.9

HCS-G 1.5

95.5

95.3

95.0

94.7

94.5

94.5

  HCS-G 2.0

96.7

96.6

96.4

96.2

96.0

95.9

  HCS-G 2.5

97.3

97.2

97.0

97.1

96.9

96.8

 

在注水作业时,要求防膨剂对粘土具有很强的吸附能力,并且要长时间地保留在粘土矿物表面上,才能达到长期有效地稳定粘土的目的。从上表可以看出,HCS-G 的浓度为2.0%,其吸附性能基本趋于稳定,具有达到32倍以上的耐驱替水冲刷特点。保证了防膨剂适当的注入作业周期,克服了常规小分子防膨剂吸附能力弱,耐冲刷能力差的缺点;

实验方法:分别吸取不同浓度的样品水溶液10毫升,置于离心管中,依次称取0.5000干燥的粘土粉,小心倒入上述盛有防膨剂溶液的离心管中,充分振荡5分钟,静置20分钟后,再振荡5分钟,静置90分钟,在1500/分的离心机中,离心15分钟,读取下部粘土体积为V1。吸取离心管中的上清夜5毫升,加入蒸馏水5毫升,重复上述步骤,分别得到V2V3 V4 V5,由此评价防膨剂的吸附性能。按上述第一步同时做粘土在煤油和未加防膨剂的水中的防膨实验,计算防膨剂的防膨率。

 

4、岩心驱替实验

取含10%粘土的人造岩心,105烘干,饱合标准盐水。分别测量注入水体积变化时,岩心渗透率的变化情况,以及用2%HCS-G防膨剂处理岩心后,再用注入水注入岩心时,注入水体积与岩心渗透率的变化规律。

4  HCS-G处理前后,岩心渗透率的变化规律

实验内容

不同驱替孔隙体积下渗透率保留值(%

驱替孔隙体积倍数

0

5

10

20

40

60

80

100

注入水

100

98.1

97.3

92.1

96.4

73.1

68.4

62.3

2%HCS-G处理岩心后,

再用注入水注入

100

94.3

99.2

96.2

94.3

93.2

85.1

80.3

实验结果表明:HCS-G防膨剂在60倍的冲刷倍率下,保持平稳的流动状态,并能显著改善岩心的渗透率。用2%的防膨剂HCS-G处理岩心后,岩心的耐冲刷能力大大增强。

5、 5、良好的配伍性

5  HCS-G防膨剂的配伍性实验 HCS-G加量2%

浓度

药剂

配比1

配比2

配比3

配比4

配比5

配比5

阳离子絮凝剂

0

5

5

10

25

含氮缓蚀剂

0

30

30

30

30

无机脱氧剂

0

10

10

15

15

醛季铵杀菌剂

0

50

100

200

200

膦羧酸防垢剂

0

10

20

30

30

500

浊度NTU

2.9

4.9

5.5

7.5

6.1

8.8

实验现象

透明无浑浊

透明无浑浊

透明无浑浊

透明无浑浊

透明无浑浊

透明无浑浊

用浊度法测定了2%HCS-G与常用注水处理剂的配伍性。浊度值高,表明配伍性差,通常要求浊度值小于40 NTU。上表显示,HCS-G防膨剂与各种注水药剂配伍性良好。

6.质量指标

    

        

    

浅黄色固体粉末

视密度  g/cm3

1.05~1.20

防膨率(离心法)%

≥85

水不溶物 %

≤0.5

7.用途

        用于钻完井作业的射孔液、压井液、充填液及隔离液;

        用于酸化压裂液;

        用于注水作业防膨

推荐加量为1.0~3.0%

8.包装和标志

包装:该产品采用三合一复合牛皮纸袋包装,并内衬防水塑料内袋,每袋净重25Kg50Kg

标志:包装袋外层上方印有“HCS-G”字样,袋的下方印有生产厂名、出厂、批号、出厂日期、保质期。

 

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