2010年12月第32眷Journator ou andGaSTectnolog 0.DDe.2010 Vol32No.qmJournal of O11 andTechnologyVol.32 Na.6， 109.鉆井液用聚乙二醇的濁點(diǎn)計(jì)算模型研究李家學(xué)，黃進(jìn)軍(西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院， 四川成都810500)李巍，張斌(川慶鉆探鉆采工藝研究院，四川廣漢818300)[摘要]兼合醇水基鉆井液具有良好的抑制、封堵、潮滑、儲(chǔ)層保護(hù)、生物可降解等性能，使用很廣泛。聚合醇在鉆井液中作用的發(fā)揮與其濁點(diǎn)有很大的關(guān)系。試驗(yàn)通過測(cè)定了在不同電解質(zhì)溶液中加入不同分子量和濃度的聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)影響聚乙二醇溶液迪點(diǎn)的各種因素(如醇的分子量、畔的濃度、電解質(zhì)的種類、電解質(zhì)的濃度等),并選用合適的公式對(duì)聚乙二酵溶液濁點(diǎn)進(jìn)行了模教計(jì)算，得出了計(jì)算聚乙二畔溶液濁點(diǎn)的計(jì)算模型，為今后使用聚乙二醇和調(diào)節(jié)聚乙二醇的濁點(diǎn)提供了依據(jù)。[關(guān)鏞調(diào)]豪乙二醇;濁點(diǎn);影響因素;計(jì)算模型[中圈分類號(hào)] TE254.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章端號(hào)] 1000 - 9752 (2010) 06-0109-03聚合醇水基鉆井液應(yīng)用很廣泛，其具有油基鉆井液的各種優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有毒性低、生物可降解等作用，被專家稱為仿油基的水基鉆井液[1~6]。鉆井液上使用的聚合醇主要成分為聚乙二醇、乙二醇、丙三醇等多羥基醇，通常為粘稠狀液體，有良好的頁巖抑制性、封堵性、潤滑性、儲(chǔ)層保護(hù)、無熒光、生物降解性等。聚合醇在鉆井液中的作用與其落液的獨(dú)點(diǎn)有很大的關(guān)系(間。聚合醇溶液被加熱到- -定溫度時(shí)，會(huì)由透明變混濁，降溫時(shí)又由混濁變透明，混濁與透明間的平衡溫度即為獨(dú)點(diǎn)的。然而怎樣確定溶液的獨(dú)點(diǎn)，又怎樣根據(jù)地層使用情況調(diào)節(jié)濁點(diǎn)等問題至今還沒有解決。筆者旨在通過測(cè)量不同電解質(zhì)濃度的聚乙二醇溶液的獨(dú)點(diǎn)，分析獨(dú)點(diǎn)的影響因素，并選用合適的公式對(duì)濁點(diǎn)進(jìn)行模報(bào)計(jì)算，為確定聚乙二醇溶液的獨(dú)點(diǎn)、使用中調(diào)節(jié)聚乙二醇濁點(diǎn)提供方法。1試驗(yàn)原理稱取不等量t的聚乙二醇，充分?jǐn)嚢枞苡谒?，分別轉(zhuǎn)人具塞k簡(jiǎn)，并放人水浴中加熱，直到清澈的溶液變混濁，記錄該溫度，并記錄在溫度下降過程中觀察到混濁溶液變澄清時(shí)的溫度，兩者溫度的平均值即為該依度下醇溶液的濁點(diǎn)。此后，分別調(diào)整醇的分子量:醇的濃度，加人相應(yīng)電解質(zhì),并分不同濃度分別測(cè)定各條件下的溶液的獨(dú)點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選用合適的公式對(duì)聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算，得出根據(jù)溶液成分計(jì)算溶液濁點(diǎn)的計(jì)算模型。并測(cè)定多組數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果.試驗(yàn)藥品:分子分別為600、1540、 2000、 4000、 6000、10000、 20000 的聚乙二醇(AR); KCl(AR); NaCl (AR); HCOOK (CP)等.2濁點(diǎn)影響因素研究2.1聚乙二醇濃度對(duì)其濁點(diǎn)的影響對(duì)不同濃度和分子量的聚乙二醇在10%的NaCl溶液中的獨(dú)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見圖1.由圖1看出，醇溶液的濁點(diǎn)隨著醇濃度增加而減少;濃度越小，影響越大;濃度在6%以上時(shí)，增加醇濃度對(duì)溶中國煤化工[收郴日期] 2010-06-21[蓄金項(xiàng)目]國家*973" 規(guī)劃項(xiàng)目(2010CB226705)。YHCNMHG[作者簡(jiǎn)介]李家學(xué)(1979-).男, 2004年大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事油\井工作波研究工作。●110●石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))2010年12月液濁點(diǎn)影響不大。.2 聚乙二醇分子對(duì)其濁點(diǎn)的影響就聚乙二醇分子量對(duì)其溶液濁點(diǎn)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果見圖2。由圖2可見，溶液的獨(dú)點(diǎn)與其分子量有很大的關(guān)系:分子量越大，其溶液濁點(diǎn)越低;分子量在6000以下時(shí)，影響很大;在6000以上時(shí)，影響較小。+分子量200001000[分子量1000十17.59%KCI士分子量6000 ,g980+ r 15%NaC，8707(606(50250001000015000 20000聚乙二醇的濃度%聚乙二醇分子量圖1聚乙二醇濃度與其濁點(diǎn)的關(guān)系圈2聚乙二醇分子量對(duì)其濁點(diǎn)的影響2.3電解質(zhì)濃度對(duì)溶液濁點(diǎn)的影響在分子量為20000、濃度為10%的聚乙二00- + NaCl醇溶液中加人不同濃度、不同種類的電解質(zhì)后，0-★-KCI對(duì)溶液的獨(dú)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見圖3。由圖3員70- *- HCOOK可見，電解質(zhì)的加人能顯著降低溶液的濁點(diǎn)，星60電解質(zhì)濃度越大，濁點(diǎn)降低得越多。40 I3濁點(diǎn)計(jì)算模型1152025電解質(zhì)濃度/%3.1計(jì)算原理根據(jù)以上試驗(yàn)，選取部分?jǐn)?shù)據(jù)，畫出曲線;圈3電解質(zhì)種 類及濃度對(duì)濁點(diǎn)的影響觀察分析曲線的形狀，選取合適的函數(shù)進(jìn)行擬合，得出模擬計(jì)算模型;利用該模型計(jì)算一些.給定條件下的聚乙二醇的濁點(diǎn);再通過試驗(yàn)測(cè)定以上給定條件下的聚乙二醇溶液濁點(diǎn)，通過對(duì)比計(jì)算濁點(diǎn)值與試驗(yàn)測(cè)定值，分析誤差。3.2 模擬計(jì)算模型通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合確定聚乙二醇濁點(diǎn)的計(jì)算模型如下:T= Ar2 + Bx - 33855y' + 14063y2 - 177. 79y+ f(m) .(1)0.8X 10-m'+2.0X 10-*m2 - 0.017m+ 167.92 (m≤10000)(2)|290. 85m 0.1016 (m > 10000)式中,工為溶液中電解質(zhì)的質(zhì)量體積濃度,kg/m2;y為聚乙二醇的在溶液中的質(zhì)量體積濃度,kg/m2;m為聚乙二醇的分子量;T為溶液的濁點(diǎn),C;系數(shù)A和B是與電解質(zhì)種類有關(guān)的系數(shù),取值如表1. .模型使用條件:①公式中電解質(zhì)的濃度取值應(yīng)小于其溶中國煤化工下電解質(zhì)的溶解度，計(jì)算時(shí)按溶液飽和濃度進(jìn)行計(jì)算;②聚乙二醇的濃度1%由于醇含量MH較少，濁點(diǎn)現(xiàn)象不明顯;濃度大于10%，聚乙二醇往往不能兒見nmw,的以川開優(yōu)ENMHG后可能產(chǎn)生很大的誤差.第32卷第6期.李家學(xué)等:鉆井液用聚乙二醇的濁點(diǎn)計(jì)算模型研究3.3結(jié)果檢驗(yàn)下面為一些特定條件下利用計(jì)算模型計(jì)算出了聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)和根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)該條件下的濁點(diǎn)值，列表對(duì)比，分析模擬計(jì)算誤差，結(jié)果見表2、表3、表4.喪1敷操A. B取值表2聚乙二醇分子量為2000.濃度為2%的電解質(zhì)種類系敷A系敷BKC1溶液的計(jì)算油點(diǎn)與實(shí)測(cè)濁點(diǎn)值NaCl400KCl濃度/% 計(jì)算濁點(diǎn)/C 實(shí)測(cè)濁點(diǎn)/C數(shù)值差值/心KCI327. 35- 300.452548.7-0.3HCOOK560- 3862056. 356. 5-0.21565.665. 5+0.1076.67-0.489.17)0--0.9表3聚乙二醇分子為1000、 濃度為6%的表4聚乙二醇分子為4000、濃度為10%的NaCl溶液的計(jì)算濁點(diǎn)與實(shí)測(cè)濁點(diǎn)值HCOOK溶液的計(jì)算濁點(diǎn)與實(shí)測(cè)濁點(diǎn)值NaCI濃度/%計(jì)算獨(dú)點(diǎn)/C 實(shí)測(cè)濁點(diǎn)/C 數(shù)值差值/CHCOOK濃度/%計(jì)算濁點(diǎn)/C實(shí)測(cè)濁點(diǎn)/C 數(shù)值差值/C50. 350.0+0.358.257.50.57.858.064.9 .64.00.967.367.574.473.51078.878.50.386, 786. 00.7592. 392.0從表2~4數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，建立的獨(dú)點(diǎn)計(jì)算模型計(jì)算出來的聚乙二醇溶液濁點(diǎn)與實(shí)際測(cè)量的濁點(diǎn)相差不大.試驗(yàn)中使用的水銀溫度計(jì)最小刻度為1C,存在0.5C的誤差。表2、表3中數(shù)據(jù)差值基本小于0.5C;表4中HCOOK很容易吸收空氣中的水分而潮解，計(jì)算出的差值略微大一些。但總的來說，模擬計(jì)算模型計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測(cè)值基本相符，能滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用。4結(jié)論1)研究發(fā)現(xiàn)影響聚乙二醇溶液濁點(diǎn)的因素有聚乙二醇的分子量大小、濃度的高低、溶液中加人電解質(zhì)的種類及濃度等。聚乙二醇溶液的濁點(diǎn)隨其分子量的增加和濃度的增加而減小，隨電解質(zhì)濃度的增加而顯著減小，且電解質(zhì)的加人對(duì)聚乙二醇溶液濁點(diǎn)影響很大。2)利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出了聚乙二醇溶液獨(dú)點(diǎn)的計(jì)算模型，利用計(jì)算模型計(jì)算出來的濁點(diǎn)與實(shí)際測(cè)值相差不大，誤差合理，能較好地滿足鉆井液工業(yè)的使用。[參考文獻(xiàn)][1] Bland R G. Low salinity polyglycol wster based dilling fluids s alternatives to oil-based mud [J] . SPE/IADC29378, 1995.[2] Aston M S. Water based glycol dillig mud shale inhibitin mechanisms [J] . SPE28818, 1994.[3]王昌軍，岳前聲，張巖，等.秦合醇JLX防塌潤撈性能研究[J] .鉆井掖與完井液，2001，, 18 (3); 6~8.[4]李建山，李謙定，楊呈德.環(huán)保型鉆井液技術(shù)研究與發(fā)展方向[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002, 17 (2); 59~63.[5]郭東榮，高錦屏，范鵬，等.豪乙二醇抑制機(jī)理研兗[J].鉆井液與究井液，1997， 14 (2): 3~5.[6] 向興金，岳前聲，肖穩(wěn)發(fā).豪合酵JLX在粘土上吸附特性研究[J] .鉆井液與完井液。1999, 16 (4); 1~4.[7]李公讓，薛玉志，喬軍,等.豪合醇防塌潤滑劑PGB-3及其鉆井液的應(yīng)用[J] .油田化學(xué), 2002, 19 (2): 97~ 100.[8]邊繼祖，張獻(xiàn)豐，張全明，等.聚合脖水基鉆井液在文33-196井的應(yīng)用[1].鉆井糖與完井液，2001. 18 (4); 30~31.[9]奠小剛，劉尚營.非離子表面活性劑濁點(diǎn)研兗進(jìn)晨[] .化學(xué)通報(bào)，200中國煤化工fYHCNMHG]蕭雨