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羧甲基纤维素是一种水溶性高分子,性能优越,来源丰富,在国民经济的各个领域都得到了广泛的应用,由于它是一种水溶性聚合物,分子链上的羟基容易进行各种各样的化学反应的特性,本文把它作为钻井液降滤失剂的原料来研究。
本文的研究思路是:由于不同粘度的羧甲基纤维素价格和性能相差比较大,所以本文想运用一种价格较低廉的CMC来研究。首先研究羧甲基纤维素本身作为降滤失剂,它的用量和各种性能如何;然后选择一种粘度较低、价格较低的CMC,寻找一种交联剂,使它与羧甲基纤维素分子中的羟基进行反应,形成三维的空间网状结构,当泥浆灌注到地层时,在泥浆与地层之间形成一层致密的薄膜,阻止了泥浆中的水向地层的漏失,最终降低泥浆的滤失量。
研究表明,低粘度的羧甲基纤维素是不能用来直接作为降滤失剂的,粘度较大的羧甲基纤维素是可以直接作为降滤失剂,其中,粘度较适中的降滤失效果最好。低粘度CMC的加量到1.6%时,可达到最低滤失量的要求,向CMC中加入一种交联剂硼砂,若此交联剂与CMC干混,CMC的加量为1.0%时,交联剂的加量为3.0%CMC时,此时为最佳加量:若此交联剂与CMC分别制成水溶液混合,则CMC的加量为0.9%,交联剂的加量为3.0%CMC时,此时为最佳加量,并且提高了泥浆的抗盐能力。分别测量了不同浓度的盐水及饱和盐水中的滤失量,发现交联后的CMC在盐水中的滤失量较交联前的CMC都有所降低,说明交联后的CMC的抗盐性得到了提高。CMC的用量比没加入交联剂硼砂时的CMC的用量减少一半以上,从而降低了固井成本费用。无论是否加入交联剂,滤液的滤失速率都随时间逐渐减小:1分钟内滤失速率较大,随后急剧下降,5分钟后滤失速率已降低到很小,其滤失量占总滤失量的80%以上;在三分钟之前的相同时刻,加入交联剂的滤失速率比未加入交联剂的滤失速率大,三分钟之后则相反。从而可以看出,在过滤介质上薄膜的形成是非常快的。
通过泥浆滤液粘度的考察及泥滤饼渗透率的变化分析,研究了交联CMC降滤失机理,认为不是通过增加液相粘度降低滤失量,而主要是通过降低滤饼渗透率来降低滤失量的。同时,从高分子作用观点出发,对降滤失机理进行了分析解释。