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6 32 石油与天然气化工 CHEMICAL E NGI NEERI NG OF OI L GAS 电导率对钻井液抑制及环保性能影响分析 郭 钢 张 洁 。 1 ．中国石 油 长庆油 田分公 司油气工 艺研 究院 鲍 方。 杨 程 程 。 2 ． 西安石油大学 3 ． 承德石油高等专科学校 摘 要 为确定 电导 率对钻 井液抑 制 环保性 能 的影响 ， 通过 电泳 实验 、 钻 井液 滤液矿 化度 的测 定 实验 、 钻 井液 滤液化 学 需氧量 C OD值 测 定 实验 ， 评 价 了电导 率与钻 井液抑 制性 、 矿化 度 、 C OD 的 相互关 系。结果表明 钻井液电导率的变化可以表征钻井液中黏土颗粒表面 ∈电位 的变化 、 钻井液 滤液矿化度的变化和钻井液滤液化学需氧量 C O D值的变化。该研究结果为评价钻井液性能提供 了一种简单、 快捷 、 准确的分析手段。 关键 词 电导 率∈电位 等效 氯 离子 浓度矿 化度C OD DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ ． i s s n ． 1 0 0 7 3 4 2 6 ． 2 0 1 1 ． 0 6 ． 0 2 4 钻 井液性 能很 多 ， 逐 一评 价耗 时耗力 ， 如 果能够 利用 简便 的方法 在 测 出钻井 液 某 一 个参 数 的同 时 ， 也能 表征 钻井液 的其 它性 能 ， 就 会 取 得 事半 功 倍 的 效 果 。越 来越 多简 便 的物 理 、 化 学手 段 被 用来 测 定 钻 井液性 能 如激 光 粒度 法 测 定 钻井 液 页 岩 抑 制性 等 。对 钻井 液性 能 中 电化 学 性 能 的测 试 因 其稳 定 性 好 ， 方 法简 单有效 。 在 钻井 液性能 评价 过程 中越来 越多使用， 尤其是通过测量钻井液电化学性能 中黏 土颗粒 表 面 ∈电位 可 用于 表 征钻 井 液抑 制 性 强 弱口 ] 。电导率可以直接表示导体 的导 电能力 ， 并且 测定方法简单准确。如果能找到电导率与钻井液性 能 的相互关 系 ， 就 能 为 钻井 液 性 能 的分 析 提 供 一 个 快 捷 、 方便 、 准确 的新 方法 。 1实验材料及仪器 1 ． 1主要材料 膨润 土 ； N a 2 CO 3 ； KC 1 ； S J ； 聚丙烯 酸钾 ； 聚 丙烯 腈 铵盐 ； J T一8 8 8 ； P AM 一 1 I 2 0 ～ 3 O ； 聚 乙二 醇 1 0 0 0 ； 正电胶 ； Mg C 1 2 ； C a C 1 2 ； 优级重铬酸钾 ； 邻 菲 哕啉 ； 硫酸 亚铁 ； 硫 酸 亚铁铵 ； 硫 酸汞 结 晶 ； 浓硫 酸 密度 1 ． 8 4 ； 硫酸银 。 1 ． 2实验 主 要仪器 电泳实验装置 ； 分析天平 ； 蒸发皿 ， 直径 9 0 mm * 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 编号 5 0 8 7 4 0 9 2 资助 。 的玻璃蒸发皿； 烘箱 ； 水浴 ； YHC A一1 0 0标 准 C OD 消解器 带磨 口三角烧瓶 。 2实验内容 2 ． 1电导率对钻井液中黏土颗粒表面 ∈电位的影响 在 含土 4 的预 水化膨 润 土基 浆 中分 别 添 加各 种抑制 剂后 ， 在室 温 下 ， 对 已 配置 的不 同浓 度 浓度 按比例增大 不同类型抑制性钻井液进行电泳实验 ， 见公式 1 。 一 4 nvr ／ 3 00 ． 1 E J 式 中 为 电动 电位 ， mV； ， 7 为 液 相 黏 度 ， P a ； 为 黏 土 颗 粒 的 电泳 速 度 ， c m／ s ； e为 液 相 的介 电 常 数 ； E为外加电位梯度 ， V／ c m； 3 0 0为由静 电单位换 成实用单位时的常数 。在其他常数不变 ， 液相黏 度 变化不 大 的情 况 下 ， 与 成 正 比关 系 。绘 制 电 泳速度 一 电导率 图 。 2 ． 2矿化度对电导率的影响 2 ． 2 ． 1计算钻井液等效氯离子浓度 用钻井液温度和钻井液 电导率计算钻井液等效 氯根浓度的通用数学模型计算钻井液等效氯离子浓 度 ， 见 公式 2 ～ 5 。 C 2 4 一C 8 2 ／ 1 ． 8rf s 3 9 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 0 卷第6 期 电导率对钻井液抑制及环保性能影响分析 C f z n C z b 3 矿化 度指 数 。 E 3 ． 5 6 2 --l o g 1 O 0 0 0 ／ C f 2 一0 ． 0 1 2 3 i ] ／ 0 ． 9 9 5 4 P 1 0 1 ． 6 5 X 1 1 0 一。 ] 5 式中 P 为等效 C l 一 浓度 ， mg ／ L； C 为 丁 温 度下 的钻井液 电导率 ， S ／ c m； C 。 为 2 4。C下的钻 井液 电导率 ， ／ , S ／ c m； C 为 2 4℃下的钻井液滤液 电导率 ， p ． S ／ c m 3 ； n ， b 为 电导率线性待测系数 ； z为 在实验 中测 量已配置钻井液的滤液电导率 ， 从 公式 5 计算钻井液等效 c l 一 浓度。 2 ． 2 ． 2测定不同电导率钻井液滤液矿化度 参照标准 S L 7 9 1 9 9 4 矿化度 的测定 重 量 法 ， 测定不 同 电导率 钻 井 液 滤 液矿 化 度 。绘 制 滤 液 矿化 度 一电导 率 图 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 0 卷第6 期 电导率对钻井液抑制及环保性能影响分析 矿 化度 是指 滤 液 中含 钙 、 铁 、 铝和 锰等 金属 的碳 酸盐、 重碳酸盐 、 氯化物 、 硫酸盐 、 硝酸盐以及各种钠 盐的总含量 。上述盐类均是强电解质 ， 在浓度较小 时随浓度增大 ， 滤液 电解质增大。如图 4所示 ， 在聚 合物体系中加入无机盐后， 矿化度仍然与电导率变 化趋势一致 。如图 5所示 ， 随着电导率增大， 钻井液 矿化 度逐 渐 增加 ， 增加 的幅度 逐渐减 小 。因此 ， 测定 滤液 电导率 变化 即可 表征 滤液 矿化 度 的变 化 。 3 ． 3电导 率对 钻 井 液 滤 液 化 学 需氧量 C OD值的 影 响 由 2 ． 3 所 得 钻井 液 滤 液 化学 需 氧 量 C OD值 与 电导率关 系曲线见 图 6 。随添加剂用量 的增 加， 钻 井液 基 浆 电 导率 先 逐 渐 增 大 再 减 小 ， 基 浆 C OD 亦 先增 大 再减 小 ， 其 拐 点一致 。 由此 可见 ， 钻 井液 滤液 C OD值 与滤液 电导率变 化 一致 。 4结 论 1 根据添加剂种类 ， 依据 电导率变化可以确 定钻井液抑制性强弱 。 2 由于钻井液等效氯离子浓度与钻井液滤液 电导率呈正相关 ， 钻井液滤液 电导率与钻井液滤液 矿 化度亦 呈 正相关 。 3 钻 井液 滤 液 化学 需 氧 量 C OD 值 与 电 导率 变 化一致 。 参 考 文 献 [ 1 ]张洁， 张黎． 油 田化学工艺[ M] ． 西安石油大学 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ]李健鹰． 泥浆胶体化学[ M] ． 石油大学出版社 ， 1 9 8 8 ， 5 9 5 9 6 ． [ 3 ]陈中普 ， 高敬 民， 黄汉军 ， 等．钻井 液等效氯根 浓度 的计算及 应 用r 门． 录井技术 ， 2 0 0 2 ， 1 3 2 2 9 3 0 ． 作 者 简 介 郭钢 男 ， 1 9 8 6年生 ， 硕士， 毕业于西安石油大学化 学工 艺专 业， 主要从事油气 田化学领域的科研与应用工作 。地址 7 1 5 8 0 0 陕 西省靖 边 县 中 国石 油 长 庆 油 田分 公 司油 气 工 艺 研 究 院 ， 电话 1 5 82 9 29 3 3 8 3。 E m a i l g u o g a n gl i u 1 6 3 ． C O rn。 收稿日期 2 0 1 1 0 4 --0 2 ； 编辑 钟 国利 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m