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本站公告: 昆明财利植物胶厂,生产钻探专用植物胶,兼代理钻井专用膨润土。http://www.clzwj.com
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植物胶在钻探中的配方和应用
发布者:admin 发布时间:2010-05-13 19:38:31 阅读:4763

植物胶在钻探中的配方和应用

    植物胶是国外特有的一种高分子野生植物中提取的,外观为暗棕红色粉末,主要成分是半乳甘露聚糖,还有蛋白质、纤维素、水分及少量钙、镁等无机元素。

植物胶的主要性能

  水溶性:植物胶不溶解于乙醇、甘油、甲酰胺等任何有机溶剂,水是植物胶的唯一溶剂。粘度:植物胶遇水能溶胀水合形成高粘度的溶胶液,其粘度随粉剂浓度增加而显著增加,植物胶液属于非牛顿型流体,粘度随剪切速度增高而降低。耐盐性能:由于它的非离子性,植物胶液一般不受阴、阳离子的影响,不产生盐析现象。凝胶:水合后的植物胶可与硼砂,重铬酸盐等多种化学试剂发生交联作用,形成具有一定粘弹性的非牛顿型水基凝胶。这种凝胶的粘度要比胶液粘度高几十倍甚至几百倍。

    该产品作为钻井冲洗液材料,既可直接配制成无固相冲洗液,又可作为一种增粘、降失水及提高润滑减阻作用的泥浆处理剂,还可配制成低固相泥浆,适用于不同的复杂地层,依照产品的不同特性, 植物胶主要用于石油领域的勘察钻探; 煤田、水文、地质、水电等领域的勘察钻探; 冶金和桩基钻掘工程,尤其是对于冶金钻探的取芯,效果更为突出.

作用机理
    
    植物胶是一种天然高聚物,在固态时分子链呈卷曲状态,遇水后,水分子进入植物胶分子内,分子链上的OH基可与水分子进行氢键吸附,结果产生由溶胀到溶解的过程,增加了分子间的接触和内摩擦阻力,结果显示出较强的粘性.又由于高分子链可吸附多个粘粒形成结构网,使粘粒的絮凝稳定性提高;同时,由于粘液的粘性使滤饼的渗透性降低和泥饼胶结性好,故能降低泥浆的滤失量.

植物胶钻井液的配方及注意事项

一、基本配方

  1、植物胶的配方:

  配制无固相冲洗液,植物胶:水=2:100(重量比)加入烧碱(氢氧化钠),加量为植物胶干粉重量的8%。

  配制低固相泥浆,植物胶:水:钠土=1:100:(5-6)(重量比)加入烧碱(氢氧化钠),加量为植物胶干粉重量的8%。注:宜用钠土,不宜用钙土。植物胶胶先制浆加碱,后加钠土。
  
二、特殊地层的配方

  1、水敏性地层,易吸水膨胀、缩径的地层:

  (1)一般水敏性地层:植物胶按基本无固相配方制浆后加入0.2%以上(按浆液重量)的Na-CMC(钠羧甲基纤维素),降低失水量;

  (2)较强水敏性地层:植物胶按低固相泥浆配方制浆后加入0.2%-0.3%(按泥浆重量)Na-CMC,可进一步降低失水量,抑制地层水化膨胀。

  2、基岩挤压破碎带,护壁比较困难,易坍塌掉块地层;可在植物胶无固相或低固相泥浆中加入:KHm(腐植酸钾)1-1.5%Na-CMC0.2%以上。

  3、承压水地层:

  植物胶类无固相冲洗液不能直接悬浮加重剂,承压水地层使用植物胶时,必须先将植物胶配成低固相泥浆,然后再加入加重剂(如重晶石粉或铁矿粉)才能制备成加重泥浆。

三、植物胶使用的促溶剂只能用烧碱(氢氧化钠)不能用纯碱(碳酸钠)代替。

四、配制好的植物胶新浆漏斗粘度必须达到60秒以上,低固相泥浆更高,才能表现出植物胶的优越性。

五、植物胶配制低固相泥浆时,植物胶的用量不得低于配制无固相浆液用量的一半。低于一半则植物胶的功能效果不明显。

六、钻探现场制浆工艺

  1、现场制备植物胶钻探冲洗液的搅拌机要采用高速立式泥浆搅拌机,叶轮转速须在500-700转/分为宜,转速不宜超过700转/分;亦可采用软轴搅拌器;不宜采用卧式泥浆搅拌机和水泥搅拌机。

  2、搅拌机可以单独安装动力,或者用水泵的动力带动,但要注意运转方向,即保证搅拌机叶轮转动时,桶内液浆面呈正漏斗形,否则植物胶不易搅散,产生疙瘩。

  3、制浆程序:

  (1)、先向搅拌机中加入1/2罐清水,开动机器以500-700转/分速度高速搅拌,并一次性倒入植物胶粉,搅拌5分钟,待干粉充分分散无疙瘩。
  (2)、然后加满清水继续搅拌,并加入烧碱水溶液以中低速搅拌5-10分钟即可;
  (3)、注意,不能长时间高速搅拌,否则将造成高分子断链,浆液粘度低。
  (4)、水温较低时,植物胶不易溶胀,可在初搅时加入温水(如柴油机冷却水),可以得到好的效果。
  (5)、绳索取心钻进,搅制的新浆要用14-20目筛网过滤。

  4、循环系统:

  循环系统根据钻孔深度和所钻岩层设计。其中包括泥浆池和循环槽。

  (1)、30-50米的砂卵石层钻孔,可以只用一个1-1.5m3的泥浆池;60米以上的砂卵石层钻孔,应设计两个泥浆池,总体积应在2m3以上。基岩钻进可参照上述设计。矿山数百米深孔钻进,泥浆池容积应在5m3以上。
  (2)、循环槽的长度5-15米,根据现场条件和孔深确定,槽宽15-20厘米,高度10-12厘米,每隔30厘米一块挡板沉砂。

  5、浆液的维护管理:

   (1)、及时除砂,除砂方法根据条件选择:
  a.及时排掉循环槽中沉淀的岩粉和砂子;
  b.安装离心除砂器或除砂机专门除砂;
  c.在浆液中加入聚丙烯酰胺水溶液加速岩屑沉降;
  d.浆液含砂量太重,无法净化时,全部排掉换新浆。

  (2)、浆液在使用中,由于胶质消耗,粘度逐渐降低,是正常现象。当漏斗粘度降低到40秒以下时,要及时补充新的浆液。

  (3)、泥浆池和循环槽不得有地表水和天上降雨浸入。

操作技术要点

     (1)控制合理的起下钻速度,操作升降机要平稳.尽量减小惯性作用,防止孔内钻具抽吸浆液,回灌浆液时避免冲刷孔壁;
     (2)钻进时随时调整泥浆性能,保持孔底清洁,避免钻头或钻具上部“泥包”.由于钻进时孔内岩粉较多,应避免提钻前长时间冲孔,防止孔壁扩大;
     (3)当发现浆液中含沙量较高时,应予更换浆液;
     (4)在钻井过程中,本产品虽有一定的堵漏效果,但当漏失严重时, 可选用我厂的堵漏专用产品---803-2A堵漏剂.严禁顶漏钻进,否则易造成孔壁坍塌事故;
     (5)在钻进规程参数选择中,应遵循低压、中转速、小泵量的原则,即钻压应控制在2~3 MPa范围内,转速在600~700 r/min比较适合,而泵量则应尽可能的小,以减少泥浆对孔壁的冲刷力;
     (6)在钻进中,应经常清理堵塞在吸水头上的搅散的泥浆团块,以免使吸入孔内的泥浆浓度降低,达不到最佳的护壁效果;
     (7)在钻进砂卵砾石层时,应选用胎体硬度在38~50 HRC的热压孕镶金刚石钻头;
     (8)经常检查单动双管钻具的单动性能,尤其是轴承的灵活性,应及时拆卸,清洗加油,更换密封圈,合理调节内、外管间隙。在砂土层中,将卡簧座及钻头的间隙增大到8~10 mm,以防水路堵塞,在卵砾层中控制在3~5 mm为宜;
     (9)回次进尺控制在1.2~1.5 m,发现堵心时应立即提钻。

结语:我厂生产的钻井专用植物胶配制的钻井液,都是粘弹性钻井液,不仅具有其他钻探冲洗液的基本性能,而且具有与其他冲洗液不同的特殊功能;它们不仅可以配制无固相钻井液,而且是多功能的泥浆处理剂。
    用植物胶配制的钻井液由于胶体的吸附成膜作用,失水量较低,一般在10毫升/30分钟左右,在钻孔中,尤其是软、酥、脆地层和砂卵石地层护壁效果较好;使用中因为配制的表观粘度比较高,即使采用较小的泵量,排沙能力也很强,可以排除3毫米以上的砂砾;它本身具有一定的润滑性,可降低水的润滑系数,起到润滑钻具的作用。在采用必须的泵量保证冷却钻头的条件下,它们不但能够充分地起到普通钻探冲洗液的四大功能作用。而且还表现出突出的特殊功能:1、护心作用,提高取心质量;2、粘弹性减振作用,有利于开高转速;3、减摩阻效应,泵压低。
    植物胶是钻探工程中新兴的一种高科技产品,由于它具有无毒、无害. 不污染环境等优点,被誉为21世纪“绿色钻井助剂”,相信在不久的将来, 植物胶定会在煤田、地质、石油、冶金等钻探工程中彰显其卓越的功效.

 
 

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