甲基硅酸钾页岩抑制剂的性能评价与作用机理
钻井液页岩抑制剂作用机理及应用技术
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页岩抑制剂作用机理及应用
页岩抑制剂作用机理及应用页岩抑制剂是用于页岩气开发中的一种化学剂，其作用是抑制页岩中的含水量，减少井壁稳定性的破坏，提高页岩气的产量。
页岩抑制剂的作用机理主要包括物理作用和化学作用两个方面。
一、物理作用：1. 降低页岩的孔隙水压力：页岩抑制剂的添加能够改变页岩的孔隙结构，提高岩石孔隙度，减少孔隙水的贮存量，从而降低页岩的孔隙水压力，减少水对页岩产生的压力影响。
2. 抑制水分子的活动：抑制剂的存在会使水分子与页岩颗粒表面发生作用，形成一层薄膜，阻碍水分子在岩石孔隙中的运动，从而降低水对页岩颗粒的吸附能力，阻止水分子的侵入。
3. 填充页岩的微孔和微裂缝：抑制剂可以填充页岩的微孔和微裂缝，减小孔隙的尺寸，阻碍水分子通过孔隙和裂缝的迁移，从而抑制水分子的渗透进入岩石。
二、化学作用：1. 抑制剂与页岩中的离子反应：通过与页岩中的离子发生反应，化学抑制剂能够改变页岩孔隙中的电荷状态，使离子对水分子的吸附能力降低，减少水分子对页岩的渗透。
2. 改变岩石表面的亲水性：抑制剂能够改变页岩表面的亲水性，使岩石变得疏水性，降低水分子在岩石表面的附着能力，减小水分子的滞留。
页岩抑制剂的应用主要包括以下几个方面：1. 增加页岩气产量：添加适量的抑制剂可降低页岩中的含水量，减小水对页岩孔隙的影响，提高岩石的渗透性，增加气体的产量。
2. 稳定井壁：抑制剂的应用可提高井壁的稳定性，减少井壁塌陷的发生，从而保护井身，保证井筒的完整性。
3. 减少水对井中设备的腐蚀：抑制剂能够减少页岩中的水分，降低水对井内设备的腐蚀速度，延长设备的使用寿命。
4. 环境保护：抑制剂的使用可以减少水的使用量，节约水资源，并减少对环境的影响。
总之，页岩抑制剂通过物理和化学作用，能够减少页岩中的水分含量，提高岩石的渗透性，增加页岩气的产量。
在实际应用中，合理选择适合岩石性质的抑制剂，并控制添加剂的浓度，能够有效地提高页岩气的开采效果。
甲基硅酸盐抑制粘土水化性能及机理
第４５卷第１１期２０１８年１１月㊀㊀探矿工程(岩土钻掘工程)E x p l o r a t i o nE n g i n e e r i n g (R o c k &S o i lD r i l l i n g a n dT u n n e l i n g)㊀㊀V o l ．４５N o ．１１N o v ．２０１８:１９－２３㊀收稿日期:２０１８－０７－３０㊀基金项目:吉林省省校共建计划专项 深部地热资源(含干热岩)勘查与开发利用 (编号:S X G J S F ２０１７－５);山东省地矿局地质科技攻关项目 页岩气钻探用高效低阻仿生钻进取样技术研究 (编号:K Y ２０１５０６);中国博士后基金项目 新型纳米碳材料在高温钻井液体系中应用 (编号:２０１３M ５３０９８３)㊀作者简介:韩炜超,男,汉族,１９９４年生,硕士研究生在读,地质工程专业,从事钻井液研究工作,吉林省长春市西民主大街９３８号,８７８２２１３５０＠q q．c o m .㊀通信作者:郭明义,男,汉族,１９８２年生,副教授,博士,从事复杂地层钻井液研究工作,吉林省长春市西民主大街９３８号,g u o m i n g y i ＠jl u ．e d u ．c n .甲基硅酸盐抑制粘土水化性能及机理韩炜超１,李㊀颖１,谭现锋２,郭明义１,徐会文１(１．吉林大学建设工程学院,吉林长春１３００２６;２．山东省鲁南地质工程勘察院,山东济宁２７２１００)摘要:泥页岩水化分散是引起钻孔孔壁失稳,导致缩径㊁掉块㊁坍塌等孔内事故的主要原因,泥页岩抑制剂一直是复杂地层钻进技术研究的热点.通过对甲基硅酸钾㊁甲基硅酸钠㊁氯化钾㊁硅酸钠㊁硅酸钾５种抑制剂对粘土沉降稳定性㊁水化膨胀及造浆效果等性能测试,结果表明甲基硅酸盐具有良好抑制性;通过红外光谱㊁X 射线衍射㊁水接触角和光学显微镜对甲基硅酸钾的抑制性作用机理进行了探讨.明确了钾离子的抑制性与表面疏水膜结构协同是甲基硅酸钾抑制粘土水化和防塌作用的原因.关键词:钻井液;甲基硅酸钾;疏水膜;协同作用中图分类号:P ６３４．６㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１６７２－７４２８(２０１８)１１－００１９－０５I n h i b i t i o no fC l a y H y d r a t i o nb y M e t h yl s i l i c o n a t e /HA N W e i Ｇc h a o １,L IY i n g １,T A N X i a n Ｇf e n g ２,G U O M i n g Ｇy i １,X U H u i Ｇw e n １(１．C o l l e g e o fC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g ,J i l i nU n i v e r s i t y ,C h a n gc h u nJ i n l i n１３００２６,C h i n a ;２．S h a n Ｇd o n g L u n a nGe o l o g y E n g i n e e r i n g I n v e s t i g a t i o n I n s t i t u t e ,J i n i n g S h a n d o n g ２７２１００,C h i n a )A b s t r a c t :T h e s h a l eh y d r a t i o n a n dd i s p e r s i o n i s t h em a j o r c a u s e o fw e l l b o r e i n s t a b i l i t y ,of t e n l e a d i n gt o c o n t r a c t i o n ,s t u c k p i p e s a n db o r e h o l e c o l l a p s e ．F o u r i n h i b i t o r s :s o d i u m m e t h y l s i l i c o n a t e ,po t a s s i u mc h l o r i d e ,s o d i u ms i l i c a t e a n d p o t a s s i u ms i l i c a t e ,h a v eb e e n t e s t e d f o r c l a y s e t t l e m e n t ,h y d r a t i o na n de x p a n s i o n ,a n d l i n e a r s w e l l i n g ．T h e r e s u l t s s h o w p o t a s s i u m m e t h yl s i l i c o n a t ee x h i b i t e db e t t e rs h a l ei n h i b i t i o n ．T h es h a l ei n h i b i t i o n m e c h a n i s m o f p o t a s s i u m m e t h y l Ｇs i l i c a t ew a s i n v e s t i g a t e db y i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y ,X r a y d i f f r a c t i o n ,w a t e r Ｇc o n t a c t a n g l e a n d o p t i c a lm i c r o Ｇs c o p e ,d e m o n s t r a t i n g t h a t t h e e x c e l l e n t i n h i b i t i o n a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e o f p o t a s s i u m m e t h yl s i l i c o n a t e i s a t t r i b u t a b l e t o t h e s y n e r g i s t i c e f f e c t o f t h e p o t a s s i u mc a t i o na n dh y d r o p h o b i cm e m b r a n e s t r u c t u r e f o r m e do n t h e s u r f a c eb y m e t h yl s i l i c o n a t e a n i o n s ．K e y wo r d s :d r i l l i n g f l u i d s ;p o t a s s i u m m e t h y l s i l i c a t e ;h y d r o p h o b i c f i l m ;s y n e r g i s t i c e f f e c t ０㊀引言当前我国已经进入能源勘探开发的新阶段,复杂地层钻进施工日趋增多,特别是在钻进水敏性地层时,防止地层水化膨胀,维持井壁稳定并保护储层安全显得尤为重要[１].国内外对泥页岩等水敏性地层做了大量的研究工作[２－７],其中钾基钻井液㊁乳化沥青钻井液㊁油包水活度平衡钻井液㊁有机阳离子聚合物钻井液㊁硅酸盐钻井液体系等具有良好抑制性能的钻井液得到了广泛应用.随着生态问题日益严重,硅酸盐钻井液以其良好环境相容性㊁适用广泛㊁较强抑制性能等优点开始受到业界重视,被认为是最有发展前景的水基钻井液.过去几十年,硅酸钠㊁硅酸钾等无机硅酸盐钻井液体系获得了大量研究及推广[８－１０],而有机硅酸盐作为硅酸盐体系钻井液处理剂的研究及应用相对较少,对应的性能评价及机理认识不足[１０－１５].本文对甲基硅酸钾的抑制㊁防塌性能及作用机理进行了较为系统的分析,通过对甲基硅酸钾㊁甲基硅酸钠㊁氯化钾㊁硅酸钠㊁硅酸钾５种抑制剂对粘土沉降稳定性,水化膨胀及造浆效果等性能测试,结果表明甲基硅酸盐具有良好的抑制性;通过红外光谱㊁X 射线衍射㊁水接触角和光学显微镜对甲基硅酸钾的抑制性作用机理进行了探讨.１㊀实验材料与方法１．１㊀实验材料与仪器主要的实验材料:甲基硅酸钾(工业级,济南兴驰化工有限公司),硅酸钾㊁九水硅酸钠㊁氯化钾㊁硫酸钡(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),钠基膨润土(辽宁建平县荣昌矿业有限公司).主要测试仪器:N P３型高温高压页岩膨胀仪(江苏海安石油科研仪器有限公司)㊁Z N N D６B型六速旋转粘度计(青岛善德石油仪器有限公司)㊁N a n oZ S９０型粒度分析仪(英国马尔文仪器有限公司)㊁傅里叶红外光谱仪(T h e r m oS c i t i f i c仪器有限公司),D D R２型X射线衍射仪(德国布鲁克仪器有限公司)㊁O C A２０型接触角测量仪(德国D a t a p h y s i c 公司).１．２㊀实验内容与方法１．２．１㊀线性膨胀测试称取５g钠基膨润土,利用岩样制备模具装置,在１０M P a下压实５m i n制得测试用土样.放入页岩膨胀仪的测试罐中,安装好位移传感器,向测试罐中加入抑制剂溶液,测定土样在常温常压条件下的线性膨胀曲线.１．２．２㊀粘土沉降稳定性测试配制３％的钠基膨润土基浆;按离子摩尔浓度为０ ５m o l/L称取氯化钾㊁硅酸钾㊁硅酸钠㊁甲基硅酸钾㊁甲基硅酸钠分别加入基浆悬浮液中,高速搅拌２０m i n;将配制好的基浆倒入沉降量筒中静置观察;２４h后读取沉降高度值.１．２．３㊀泥块水化分散测试配制０ １m o l/L的氯化钾溶液㊁硅酸钾溶液㊁硅酸钠溶液㊁甲基硅酸钠溶液㊁甲基硅酸钾溶液以及去离子水;制备土砂比为３ʒ１,直径为１６mm,高为１１mm泥块;将泥块放入溶液中观察２h后泥块膨胀㊁分散状态的差异.１．２．４㊀粘土造浆测试配制３％的膨润土基浆,按离子浓度为０ ２m o l/L计算称取氯化钾㊁硅酸钾㊁硅酸钠㊁甲基硅酸钾㊁甲基硅酸钠加入基浆中,在１００００r/m i n的高速下搅拌２０m i n后静置２４h备用,利用旋转粘度计测定膨润土浆Ø６００和Ø３００的值;重复向添加有不同抑制剂的泥浆中加入３％的膨润土,搅拌㊁测量Ø６００和Ø３００的数值,直至Ø６００和Ø３００数值难以测得.１．２．５㊀红外光谱㊁X射线衍射测试按离子浓度０ ５m o l/L配制５０m L去离子水㊁氯化钾㊁硅酸钾㊁硅酸钠㊁甲基硅酸钠㊁甲基硅酸钾溶液,向溶液中各添加５g膨润土搅拌２４h;将搅拌好的样品装入离心管中在１１０００r/m i n的条件下离心４m i n;将离心所得固体样品用去离子水反复洗涤离心;将离心洗涤好的样品于１０５ħ下干燥２４h,进行傅里叶红外光谱测试和X射线衍射测试.１．２．６㊀水接触角测试配制０ ５m o l/L的甲基硅酸钾溶液㊁硅酸钾溶液;用刷子将两份溶液分别均匀滴涂在两个载玻片上,室温静置２４h使其自然成膜;将成膜的样品与未处理的载玻片进行水接触角的测试实验.１．２．７㊀光学显微镜微观表征将油页岩岩粉与砂按照岩粉砂比为６ʒ１混合均匀,称取１０g样品在１０M P a下压实１５m i n制成页岩试样;配制５％浓度的氯化钙溶液,将１０g样品与适量氯化钙溶液混合烘干,烘干后的样品在１０M P a下压实１５m i n制成含氯化钙的页岩片样品;在两种页岩试样上滴涂０ ５m o l/L的甲基硅酸钾溶液,放置２４h使其自然成膜;将成膜后的页岩片通过光学显微镜下扫描,观察表面成膜状态,并与普通岩样表面进行对比分析.２㊀实验结果与讨论２．１㊀甲基硅酸盐的抑制性能评价２．１．１㊀线性膨胀测试钠基膨润土试样在不同抑制剂溶液中的线性膨胀率曲线如图１所示.从图中可看出,相比于去离子水中膨胀率(２８０％),土样在抑制剂溶液中的膨胀率明显降低,在浓度为０ １m o l/L硅酸钾㊁硅酸钠㊁甲基硅酸钾的溶液中膨胀率都在１５０％左右,此时甲基硅酸钾中的K＋浓度是硅酸钾中K＋浓度的１/２,也表现了良好的抑制效果;相同K＋浓度时,甲基硅酸钾(０ ２m o l/L)的抑制性高于的硅酸钾(０ １m o l/L).从图１中还可看到,甲基硅酸钾和甲基硅酸钠溶液中土样的线性膨胀速率最低,达到稳定的时间长,表明有机硅酸盐抑制粘土膨胀效率和效果均具有优势,且作用机理与无机盐存在差异.２．１．２㊀沉降稳定性测试膨润土基浆在不同抑制剂溶液中的沉降稳定性结构如图２所示.抑制剂浓度为０ ５m o l/L,基浆静置２４h后的沉积高度可以看出:无抑制剂的基浆未发生沉降,分散性良好;５种抑制剂基浆中,有机硅酸盐基浆沉降高度最明显,表明抑制剂能够使粘０２探矿工程(岩土钻掘工程)㊀㊀２０１８年１１月㊀图１㊀膨润土样品在不同抑制剂溶液中的线性膨胀曲线图２㊀添加不同抑制剂后钻井液的沉积体积土产生适度聚结,从而降低其水化分散性;结果也说明在硅酸盐体系中粘土－水分散体系的沉降聚结不仅与体系中无机离子浓度相关,同时也受硅酸盐类型影响.甲基硅酸钾与甲基硅酸钠都显示了良好的粘土分散抑制性.２．１．３㊀泥块水化分散测试图３所示为泥块在不同抑制剂溶液中水化状态.可以看出,泥块在去离子水中浸泡２h 后发生了明显的水化膨胀现象,抑制剂溶液中的泥块无明显水化膨胀,而发生了不同程度的分散坍塌现象.硅酸钾和硅酸钠溶液中的泥块已经基本完全坍塌,甲基硅酸钠溶液和甲基硅酸钾溶液中的泥块发生了部分分散坍塌,且粘土无明显膨胀现象,进一步可看到甲基硅酸钾溶液中的泥块的状态最稳定.泥块在抑制剂溶液中分散坍塌可以归因于溶液与泥块界面的离子浓度差作用,促使水向泥块颗粒孔隙中扩散,相比K C l 溶液,有机硅酸盐能够在粘土颗粒表面形成部分疏水膜结构,能够减缓水向泥块中扩散.甲基硅酸盐显示了有效的防塌效果.图３㊀２h 后泥块在０ １m o l /L 浓度的不同抑制剂溶液中的分散状态２．１．４㊀粘土造浆结果与分析从图４粘土造浆测试结果可以看出,去离子水中随着膨润土加量增加,动切力提高显著,加量为１２％时,动切力过大钻井液失效;对比浓度０ ０５m o l /L 的氯化钾㊁硅酸钾以及甲基硅酸钾抑制剂中的膨润土造浆性能,膨润土在氯化钾溶液中的动切力增长率最快,当膨润土加量为１５％时,动切力过大泥浆失效;相较之下,硅酸钾的抑制效果比氯化钾好,动切力随膨润土加量增长幅度较小;甲基硅酸钾溶液中,随膨润土加量动切力变化幅度最小,表现出最优的抑制粘土造浆能力.２．２㊀甲基硅酸盐抑制性能机理分析２．２．１㊀红外光谱分析为了明确甲基硅酸钾的抑制机理,对浸泡抑制剂１２㊀第４５卷第１１期㊀㊀韩炜超等:甲基硅酸盐抑制粘土水化性能及机理㊀图４㊀膨润土造浆实验结果的膨润土样品进行了红外光谱表征.如图５所示,甲基硅酸钾的红外光谱图中,１０６８c m－１和１２７６c m－１为分别对应S i－O和S i－C H３振动峰,２９６８c m－１为S i－C H３中C－H振动峰.通过对比钠基膨润土和由０ ５m o l/L的甲基硅酸钾溶液浸泡过的膨润土样,可以发现浸泡甲基硅酸钾后,膨润土样品在１２７６c m－１处出现较弱的吸收振动峰,表明膨润土表面吸附了甲基硅酸根离子,且经过洗涤之后没有脱除,说明其为化学吸附作用,通过S i－O键连接在粘土表面形成一层化学膜.图５㊀样品红外光谱测试图２．２．２㊀X射线衍射分析为了分析甲基硅酸钾的抑制作用机理,进一步对浸泡负载抑制剂的膨润土进行了X射线衍射测试,从而确定蒙脱石矿物层间距变化.由图６可知,钠基膨润土原样晶面层间距为１２ ３６Å;浸泡抑制剂后,蒙脱石晶面间距发生明显变化,其中氯化钾和硅酸钾处理后样品晶面间距最小,变为１０ １８Å;而甲基硅酸钾处理后样品的衍射峰变宽,晶面间距相比原样降低,说明K＋进入层间,依靠 几何镶嵌 作用抑制粘土颗粒的水化分散,但是宽化的衍射峰同时表明其抑制粘土颗粒水化并不充分,同时结合前文结果可知,甲基硅酸钾的抑制性应不仅与K＋相关,同时应考虑甲基硅酸根阴离子在颗粒表面的吸附形成结构影响.图６㊀吸附０ ５m o l/L浓度的不同抑制剂膨润土的X射线衍射图２．２．３㊀水接触角结果与分析为进一步探讨甲基硅酸钾抑制性机理,通过在玻璃载玻片表面滴涂甲基硅酸钾和硅酸钾溶液,室温晾干固化后进行表面水接触角测试,结果如图７所示.图７a㊁７b为滴涂甲基硅酸钾的载玻片,水接触角为１０３ ７２５ʎ,说明甲基硅酸钾形成的膜为不润湿即疏水膜;图７c为空白载玻片测试图,平均水接触角为６０ ８５ʎ,表现出水润湿性;图７d为滴涂硅酸钾载玻片,平均水接触角为３３ ６ʎ,说明硅酸钾形成的膜为亲水膜.通过对比甲基硅酸钾成膜,硅酸钾成膜可以发现,甲基硅酸钾可以形成具有疏水特性的膜结构,形成的疏水膜有利于阻止水分向粘土颗粒内部扩散,从而表现出良好的抑制粘土水化能力.图７㊀滴涂不同抑制剂的载玻片水接触角图２２探矿工程(岩土钻掘工程)㊀㊀２０１８年１１月㊀２．２．４㊀光学显微镜观察结果与分析为了直观表征有机硅酸盐在油页岩表面的成膜效果,通过在页岩样品表面滴涂甲基硅酸钾,干燥后光学显微镜测试,如图８所示.其中图８a ㊁８b 为未滴涂抑制剂的页岩表面,其表面颜色较暗,裂隙明显.图８c ㊁８d 是滴涂０ ５m o l /L 甲基硅酸钾溶液后的页岩表面,其表面相比８a ㊁８b 较为光滑,颜色发亮,且裂隙不明显.特别是添加C a２＋的页岩表面,可明显观察到致密的膜结构.从图８f ㊁８g 中可以看到,页岩样品表面显示了良好的疏水特性.a －显微镜下普通油页岩表面;b －显微镜下加氯化钙的油页岩表面;c －显微镜下刷涂甲基硅酸钾后的普通油页岩表面;d －显微镜下刷涂甲基硅酸钾后的含氯化钙的油页岩表面;e －普通油页岩表面滴加去离子水;f －刷涂甲基硅酸钾后的普通油页岩表面滴加去离子水;g－刷涂甲基硅酸钾后的含氯化钙的油页岩表面滴加去离子水图８㊀油页岩表面成膜光学照片２．２．５㊀甲基硅酸钾抑制机理分析通过红外光谱㊁X 射线衍射㊁水接触角测试和光学显微镜表征等,可得出甲基硅酸钾的抑制防塌性能可归因于以下两方面:一方面,利用钾离子的 几何镶嵌吸附 作用,甲基硅酸钾中的K ＋进入粘土矿物的层间,使粘土矿物层间距变小,阻止水分子进入粘土矿物层间,抑制粘土水化;另一方面,有机硅酸盐能够在粘土或页岩表面形成疏水膜,从而一定程度上阻止水分子的进入,同时增强泥页岩层的胶结强度,起到了抑制防塌的作用.３㊀结论通过本文的研究,可以得出以下结论:(１)甲基硅酸钾相较于氯化钾㊁硅酸钾㊁硅酸钠㊁甲基硅酸钠等页岩抑制剂具有较好的抑制性能.甲基硅酸钾不仅具有良好的抑制性能,并且还具有优良的防塌性能,在钻进易坍塌地层时,有望避免孔壁坍塌失稳的复杂事故.(２)甲基硅酸钾的抑制防塌性能可归因于两方面协同作用:一方面,K ＋的 几何镶嵌吸附 作用,避免水分子进入粘土矿物层间,起到抑制粘土水化作用;另一方面,有机硅酸盐能在泥页岩表面形成类似油基钻井液的疏水膜,利用 疏水膜－化学抑制 协同作用,阻止水分子的进入,同时形成致密膜结构能够封堵页岩微裂隙,增强岩层的胶结强度,提高防塌的作用.参考文献:[１]㊀崔思华,班凡生,袁光杰．页岩气钻完井技术现状及难点分析[J ]．天然气工业,２０１１,３１(４):７２－７５．[２]㊀景岷嘉,陶怀志,袁志平．疏水抑制水基钻井液体系研究及其在页岩气井的应用[J ]．钻井液与完井液,２０１７,３４(１):２８－３２．[３]㊀刘晓栋,王宇宾,宋有胜,等．活性泥页岩快速钻井钻井液技术[J ]．石油钻采工艺,２０１１,３３(２):５６－６１．[４]㊀袁明进．宣页１井钻井液技术[J ]．油气藏评价与开发,２０１１,１(４):７８－８０．[５]㊀张克勤,何纶,安淑芳,等．国外高性能水基钻井液介绍[J ]．钻井液与完井液,２００７,２４(３):６８－７３．[６]㊀李浩．水基成膜钻井液体系的研究与应用[D ]．四川成都:成都理工大学,２０１０．[７]㊀孙金生．水基钻井液成膜技术研究[D ]．四川成都:西南石油大学,２００６．[８]㊀丁锐,邱正松,李健鹰．硅酸盐稳定粘土作用机理研究[J ]．天然气工业,１９９７,１７(１):３６－３８．[９]㊀王荣杰．硅酸钾聚合醇膜结构封堵型水基钻井液技术及作用机理研究[D ]．四川成都:西南石油大学,２００６．[１０]㊀张宇睿,万里平,马晨洮,等．硅酸盐/聚乙烯醇抑制性能研究[J ]．石油与天然气化工,２０１３,４２(５):５０６－５０９．[１１]㊀蒋官澄,王金树,宣扬．甲基硅酸钾页岩抑制剂的性能评价与作用机理[J 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甲基硅酸钾密度
甲基硅酸钾密度（实用版）目录1.甲基硅酸钾的概述2.甲基硅酸钾的密度3.甲基硅酸钾密度的测量方法4.甲基硅酸钾密度的影响因素5.甲基硅酸钾密度在实际应用中的意义正文1.甲基硅酸钾的概述甲基硅酸钾（Potassium Methyl Silicate，简称 KMST）是一种常见的硅酸盐产品，具有广泛的用途。
它是由硅酸钾和甲醇在酸性条件下反应生成的一种有机硅化合物，具有良好的黏结性、抗压强度和耐候性等特点。
因此，甲基硅酸钾被广泛应用于建筑、陶瓷、涂料、防水等领域。
2.甲基硅酸钾的密度甲基硅酸钾的密度是一个重要的物理性质，通常用来表征其质量和体积。
甲基硅酸钾的密度受到许多因素的影响，如生产工艺、粒度分布和化学组成等。
在实际应用中，密度的测量和控制对产品质量和性能至关重要。
3.甲基硅酸钾密度的测量方法测量甲基硅酸钾密度的方法有多种，如比重瓶法、浮标法和放射性同位素法等。
这些方法各有优缺点，需要根据实际需求和条件选择合适的测量方法。
4.甲基硅酸钾密度的影响因素影响甲基硅酸钾密度的因素主要有以下几点：（1）生产工艺：不同的生产工艺会导致甲基硅酸钾的密度差异，如溶胶 - 凝胶法、共沉淀法和溶剂法等。
（2）粒度分布：甲基硅酸钾的粒度分布对其密度有显著影响。
一般来说，粒度分布越集中，密度越高。
（3）化学组成：甲基硅酸钾的化学组成也会对其密度产生影响。
例如，硅酸钾和甲醇的摩尔比不同，会导致密度的变化。
5.甲基硅酸钾密度在实际应用中的意义甲基硅酸钾密度在实际应用中具有重要意义，主要表现在以下几个方面：（1）产品质量：密度是衡量甲基硅酸钾产品质量的重要指标之一，对其进行准确测量和控制有助于提高产品质量。
（2）材料性能：甲基硅酸钾的密度直接影响其黏结性、抗压强度和耐候性等性能，因此需要根据实际需求选择合适的密度范围。
（3）生产优化：通过测量和分析甲基硅酸钾的密度，可以对生产工艺进行优化，提高生产效率和降低成本。
总之，甲基硅酸钾密度是衡量其质量和性能的重要指标，对实际应用具有重要意义。
ND-101说明书(甲基硅酸钾)
ND-101一、化学名称：甲基硅酸钾二、化学品俗名或商品名：有机硅防水剂防水剂1号三、CAS NO：10519-96-7四、技术指标：外观：无色透明液体固体物含量：＞40%倍半氧含量： 22比重（25℃）： 1.30PH值： 13可燃性：不可燃五、性能及特点：本品使用时需用水进行稀释。
用于石材及砖瓦、陶瓷、水泥砂浆、珍珠岩、石膏及纤维石膏板等材料处理，尤其是多孔隙的材料，可在产生表面防水并减少水分吸收。
具有可渗透、可吸收，且能够保持基底的自然外表，不改变基材原有色泽和外观的特性。
可与空气中的CO2或其他酸性化合物反应，在基材表层形成一层不能溶解的网状防水透气膜，具有优秀的防水效果和防渗、防潮、阻锈、抗老化、抗污染等优点，避免水分吸入基底，从而减少冻融和风化引起的剥落，增加基底寿命。
本产品施工简单，造价低，效果持久，耐磨，耐刷洗，耐高低温（-50～150℃）。
六、使用方法：1、使用前清洁基材表面，如果有裂缝要用腻子或水泥浆填平。
2、施工前，可轻微湿润基材表面以便吸收。
3、使用时将40％的防水剂原液用水以DR-S01∶水＝1∶18～25：的比例，稀释成3％或是更低的浓度。
如需要使用高于3％的浓度必须先进行实验验证，使用浓度高会导致在防水表面形成白色残留物。
使用在石材表面防护时，花岗岩、瓷砖、大理石，建议稀释比例为1∶15～18，砂岩、板岩为1∶20。
做防水砂浆或掺入混凝土中使用时，水泥：水：硅水（稀释后）＝1：0.4：0.03～0.08（稀释后）。
4、可采用浸泡、喷涂或涂刷等方法用抹布、海绵、毛刷、滚筒和喷雾器等进行施工。
5、涂刷后使被处理表面自然晾干，表面未干前再涂刷第二遍。
如使用在石材、瓷砖表面防护处理，施工后5～10min用软布抹去多余的液体，不沾水养护至少24h。
6、稀释后理论耗量：8～10m2/L。
七、包装及贮运：用塑料桶包装，桶盖必须盖严。
贮存于通风干燥处，存贮期一年。
本品为强碱性，应妥善运输。
用于页岩地层水基钻井液的页岩抑制剂[发明专利]
![用于页岩地层水基钻井液的页岩抑制剂[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cedee28125c52cc58ad6be8e.png)
专利名称：用于页岩地层水基钻井液的页岩抑制剂
专利类型：发明专利
发明人：周春,刘付臣,杨振周,刘永贵,于兴东,燕松兵,王汉潇申请号：CN201910468234.1
申请日：20190531
公开号：CN110607170A
公开日：
20191224
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种用于页岩地层水基钻井液的页岩抑制剂。
该页岩抑制剂包含至少一种醇胺和环氧氯丙烷的反应产物。
本发明还提供一种水基钻井液，该水基钻井液包含上述页岩抑制剂，以质量百分比计，在该水基钻井液中，页岩抑制剂的浓度范围为0.3‑5％。
本发明提供的页岩抑制剂在防止页岩地层的崩解和膨胀方面非常有效，比大多数商业产品有更好的性能。
申请人：中国石油天然气集团有限公司,北京华美世纪国际技术有限公司
地址：100007 北京市东城区东直门北大街9号
国籍：CN
代理机构：北京三友知识产权代理有限公司
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农业硅酸钾的作用和用途
农业硅酸钾的作用和用途
硅酸钾是一种重要的农业肥料，它在农业生产中起着多种作用
和用途。
首先，硅酸钾可以增强植物的抗逆性。
它能够提高作物对逆境
环境的抵抗能力，如抗病虫害、抗干旱、抗盐碱等。
硅酸钾可以加
强植物细胞壁的坚韧性，增加作物的机械强度，提高植物的抗倒伏
能力，从而减少作物的病虫害发生率，提高作物的产量和品质。
其次，硅酸钾可以促进作物的生长。
它能够促进作物的光合作用，提高作物的光能利用效率，加快作物的生长速度，增加作物的
光合产物积累，提高作物的产量。
此外，硅酸钾还可以促进作物的
根系生长，增加作物的吸收面积，提高作物对养分的吸收利用率，
从而增加作物的产量和品质。
另外，硅酸钾还可以改良土壤。
它能够提高土壤的保水保肥能力，改善土壤的结构，增加土壤的通气性和透水性，减少土壤板结，改善土壤的肥力，提高土壤的肥力持久性，从而为作物的生长提供
良好的生长环境。
此外，硅酸钾还可以提高作物的抗病能力。
它能够增强作物的抗病能力，提高作物对病原菌的抵抗力，减少病害的发生，降低农药的使用量，减少环境污染，保护生态环境。
综上所述，硅酸钾在农业生产中的作用和用途非常广泛，它不仅可以增强作物的抗逆性、促进作物的生长、改良土壤，还可以提高作物的抗病能力，对于提高农业生产效益、保护生态环境具有重要意义。
页岩气井页岩抑制剂及稳定井壁水基钻井液研究
摘要为解决钻井过程中页岩地层黏土水化导致的井壁失稳问题，国内外研究人员先后开展了大量井壁防塌的研究工作，但结果不甚理想。
硅酸钠钻井液具有抑制性强、成本低及环保等优点，但硅酸钠钻井液自身也存在着很多问题，如流变性难以控制，硅酸钠在强碱性条件下水化抑制性能减弱等，因此该体系一直难以在现场推广应用。
论文旨在将甲基硅酸钠和硅酸钠复配作为钻井液的高效页岩抑制剂，并构建钻井液体系。
通过对不同分子链长度的甲基硅酸钠水化抑制性能研究，证明三链节硅酸钠具有较强的水化抑制性能，其防塌机理在于三链节甲基硅酸钠中的硅羟基与黏土颗粒表面的硅羟基反应吸附在黏土颗粒表面，使页岩表面的润湿性发生反转，从而抑制页岩的水化；通过对硅酸钠水化抑制性能研究，证明模数为3.3的硅酸钠具有较强的水化抑制性能，其防塌机理是硅酸钠聚集体粒度较小的部分能进入页岩地层孔隙，进入页岩孔隙的硅酸钠会和地层中的Ca2+等金属离子生成沉淀，在络合作用下生成更大的聚集体，封堵页岩孔隙，阻止页岩水化。
其聚集体粒度较大的部分表面含有更多的硅羟基能更好的和页岩表面的硅羟基反应，使黏土颗粒聚集，抑制页岩水化；通过对三链节甲基硅酸钠和模数为3.3的硅酸钠防塌机理的分析，探讨了高效页岩抑制剂（三链节甲基硅酸钠和模数为3.3的硅酸钠复配）在水化抑制性能上的协同效应。
此外，三链节甲基硅酸钠对模数为3.3的硅酸钠钻井液具有流型调节作用。
研究表明，未水化的黏土、地层中的钙离子、中性或偏酸性的地层流体均是使硅酸钠钻井液流变性失稳的原因。
三链节甲基硅酸钠的流型调节机理在于其本身具有强碱性，提高了钻井液的pH值，同时吸附三链节甲基硅酸钠的膨润土颗粒在甲基基团的作用下，减小了碰撞聚集的概率，使膨润土颗粒保持分散，从而维持钻井液的流变性。
以高效页岩抑制剂为基础，研制出适用于页岩气地层的稳定井壁水基钻井液体系，具体配方如下：4%膨润土浆+5%模数为 3.3的硅酸钠+5%三链节甲基硅酸钠+0.3% CMC-HV+0.3% CMC-MV+1% SLR-2，并对页岩气井稳定井壁水基钻井液体系的耐温性能、水化抑制性能、抗膨润土污染性能和抗无机盐污染性能进行评价。
不同阴离子钾盐抑制页岩水化作用的实验研究
不同阴离子钾盐抑制页岩水化作用的实验研究
邱正松
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】利用滚动分散、CST值测定和页岩稳定指数测试等方法,对比研究了十余种不同阴离子钾盐的抑制页岩水化分散作用.研究发现,钾盐的抑制作用效果不仅取决于K+的浓度,而且受钾盐的阴离子种类的影响.在K+浓度相同条件下,硅酸钾的抑制能力最强,且硅酸盐的模数和浓度越高,其抑制作用越强.该实验研究对发展和完善钾盐防塌钻井液体系,进一步研究开发能取代油基钻井液的新型高效水基防塌钻井液具有重要指导意义.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】邱正松
【作者单位】石油大学(华东)石油工程系,山东东营,257062
【正文语种】中文
【中图分类】TE254.3;TE283
【相关文献】
1.新型超高温页岩抑制剂特性实验研究 [J], 张馨;邱正松;钟汉毅;汤志川;徐建根;张道明
2.不同类型液体水化作用下海相页岩巴西劈裂破坏特征 [J], 杨海; 李然; 石孝志; 尹丛彬; 梁兴; 赵金洲; 李军龙; 朱炬辉; 耿周梅; 伍洲
3.新型聚合物钾盐抑制泥页岩水化的性能与机理 [J], 邵正昌;伍连松;刘家才;王平
全;杜琨;任妍君;余永平
4.陆相页岩油储层水基钾-聚合醇钻井液抑制性实验研究 [J], 赵林;张娜;张萌;梁国进;周代;王海娟
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新型两性离子聚合物页岩抑制剂的制备及性能评价
新型两性离子聚合物页岩抑制剂的制备及性能评价许定达;陈建达;廖锐全【摘要】针对泥页岩储层段黏土矿物含量较高,钻井过程中易发生井壁失稳现象等问题,以小分子有机胺(LCA-2)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)为单体,制备了一种两性离子聚合物页岩抑制剂DDM-1.采用红外光谱对其结构进行了表征,结果表明其分子结构符合预期设计.考察了DDM-1的抑制性能、耐温抗盐性能和对钻井液性能的影响,结果表明,加入1.0％ DDM-1可以使泥页岩钻屑滚动回收率达到90％以上,并具有良好的抑制膨润土造浆能力,抑制效果明显优于无机盐类抑制剂;同时具有良好的耐温抗盐性能;DDM-1对现场钻井液体系的流变性和滤失量的影响较小,具有较好的配伍性,且抑制性强于国内同类产品,与国外产品效果相当.说明DDM-1是一种性能优良的泥页岩抑制剂,能够满足高性能水基钻井液对强抑制性的要求.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)029【总页数】5页(P195-199)【关键词】两性离子聚合物;页岩抑制剂;耐温抗盐;井壁稳定;高性能水基钻井液【作者】许定达;陈建达;廖锐全【作者单位】江汉油田分公司博士后科研工作站,武汉430000;长江大学博士后科研流动站,武汉430100;江汉油田分公司博士后科研工作站,武汉430000;长江大学博士后科研流动站,武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE39水基钻井液在钻遇富含黏土矿物的泥页岩地层段时，由于泥页岩易水化膨胀，导致地层造浆，出现井壁失稳的现象，从而造成地层损害，影响钻井质量和油田开发效果[1—3]。
为此，在钻遇泥页岩地层时一般采用油基钻井液，但是随着近年来国家对环保工作的重视程度加大，油基钻井液的应用受到了较大的影响[4—6]，强抑制性水基钻井液成为国内外众多专家学者研究的重点，而泥页岩抑制剂的开发又是此类水基钻井液研究的难点[7—9]。
石油化工技术专业《页岩抑制剂》
效果增强；当温度大于软化点时，软化后的氧化沥青流入岩石裂缝深处，不再其封堵作用，稳定井壁效果变差。
磺化沥青为黑褐色膏状胶体或粉状，含有大量磺酸基，水化作用强，吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒水化分散。
同时，不溶于水的局部可起到填充孔吼和裂缝的封堵作用，还可覆盖在页岩外表，改善泥饼质量。
还可以其润滑和降低高温高压滤失量的作用，是一种多功能的有机处理剂。
二、钾盐腐殖酸类
腐殖酸的钾盐、高价盐及有机硅化合物等均可用作页岩抑制剂，其产品有腐殖酸钾〔KHm〕、硝基腐殖酸钾
〔MH MH正电胶及其作用机理
1、简介
这是202180年代后期开发的一种新型钻井液处理剂——混合金属层状氢氧化物，简称MMH，因为其胶体颗粒带永久正电荷，因此统称为MMH正电胶。
以MMH正电胶为主处理剂的钻井液称为MMH 正电胶钻井液。
2、作用机理
①正电胶钻井液具有固液双重性，近井壁处于相对静止状态，容易形成保护井壁的“滞留层〞，以减轻钻井液对井壁的冲蚀同时，也可以在钻屑外表形成“滞留层〞，从而有效阻止钻屑的分散。
岩抑制剂介绍课件
物理处理：利用物理方法对岩抑制剂进行分离和净化，降低对环境的影响
谢谢
02
岩抑制剂可能会对生物多样性造成影响
04
岩抑制剂的使用可能会对地下水造成污染
01
岩抑制剂可能会对空气造成污染
03
岩抑制剂的环保处理技术
回收利用：将岩抑制剂进行回收，减少废弃物的产生
生物降解：利用微生物对岩抑制剂进行降解，降低对环境的影响
化学处理：采用化学方法对岩抑制剂进行无害化处理，减少对环境的污染
岩抑制剂的安全与环保
岩抑制剂的安全性
岩抑制剂的毒性：低毒性，对环境和人体健康影响较小
01
01
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04
岩抑制剂的稳定性：化学性质稳定，不易分解，不易产生有害物质
岩抑制剂的生物降解性：可生物降解，对环境影响较小
岩抑制剂的环保性：符合环保要求，可减少对环境的影响
02
03
04
岩抑制剂对环境的影响
岩抑制剂可能会对土壤和植被造成破坏
4
其他领域的应用
石油工业：用于钻井液和完井液，提高钻井效率和完井质量
环境保护：用于废水处理，降低废水中的有害物质含量
建筑材料：用于混凝土添加剂，提高混凝土的强度和耐久性
农业：用于土壤改良，提高土壤肥力和保水性能
岩抑制剂的发展趋势
环保型岩抑制剂的发展
环保型岩抑制剂的研究和应用越来越受到重视
环保型岩抑制剂具有低毒性、低腐蚀性、可生物降解等特点
环保型岩抑制剂的研究和应用将推动油田开采技术的进步和发展
环保型岩抑制剂可以降低对环境的影响，提高油田开采的安全性
智能化岩抑制剂的发展
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
常用钻井液处理剂的名称及主要作用
1 钻井膨润土配浆、堵漏。
2 纯碱Na2CO3 改善水质、土质、沉除钙离子。
3 烧碱NaOH 提高动切力、提高PH值。
4 随钻堵漏剂ZD-1 预堵漏、堵漏。
5 复合堵漏剂HD-1 堵漏。
6 羧甲基纤维素钠盐（高）HV-CMC 提高粘切、与钙离子产生沉淀。
7 羧甲基纤维素钠盐（低）LV-CMC 降低滤失量，改善泥饼质量，与钙离子产生沉淀。
8 复合离子丙烯酸盐SD-17W 抗钙、提粘切、絮凝抗温。
9 阳离子沥青粉CAS-2000 防塌。
10 钻井用特种性能调整剂SD-21 降低滤失量，抗污染。
11 防塌润滑剂SD-20 防塌、润滑、降粘度、降滤失量。
12 水解聚丙烯腈铵盐NH4-HPAN 降滤失量，改善流型。
13 悬浮性水解聚丙烯酰胺DPHP 不分散低固相体系页包被抑制剂絮凝剂14 磺化酚醛树脂SMP 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。
15 阳离子褐煤PMC 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。
16 钻井液强包被剂FA367 絮凝剂。
17 石灰石粉CaCO3 加重、堵漏、预堵漏。
18 腐植酸钾KHm 防塌、降粘度、降滤失量、能容纳较高的固相含量。
19 氯化钾KCL 用于钾基钻井液中含量要大于90% ，提供钾离子能容纳较高的固相含量。
20 正电胶干粉MMH 防塌、提高动切力。
21 锯末堵漏。
22 水泥堵漏。
23 麦秸堵漏。
24 红胶泥堵漏。
25 磺化单宁SMT 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子。
26 黄河二号HSHY 抗高温、抗污染、稀释、除钙离子。
27 氢氧化钾KOH 提供钾离子，提高PH 值。
28 水解聚丙烯腈钾盐K-HPAN 防塌、降滤失量、调整流型、用于钾基钻井液。
29 聚丙烯酸钾KPAM 防塌、絮凝。
30 聚丙烯酰胺PAM 絮凝。
31 卓无荧光封堵防塌剂TDW-2抗高温，封堵防塌，稳定井壁，降滤失量，能容纳较高的固相含量。
32 磺化褐煤SMC 抗污染、抗高温降滤失量，尤其是高温高压滤失量，改善泥饼质量。
甲基硅酸钠
民用建筑布置方案设计一、项目概况本项目为一处位于城市中心区的民用建筑，总建筑面积为5000平方米，包括办公空间、商业空间和住宅空间。
建筑共有6层，其中底层为商业空间，2-4层为办公空间，5-6层为住宅空间。
本设计旨在充分利用建筑空间，提高使用效率，打造一个现代化、便捷、舒适的居住和工作环境。
二、设计理念1.空间感觉在本设计中，我们注重营造开阔、明亮的空间感觉。
采用开放式设计，通过大面积的玻璃窗和空间设计，使整个建筑显得通透、明亮。
同时，利用高挑的天花板和多层次的空间设计，打破传统局促的空间格局，使整个建筑充满层次感，同时增加舒适感。
2.功能布置在功能布置上，我们根据建筑不同楼层的用途和需求，进行科学合理的规划。
底层商业空间设计为开放式商铺，便于吸引顾客和提高销售效率；办公空间设置独立的会议室和休息区，提高工作效率和员工满意度；住宅空间则注重私密性和舒适度，设计合理的布局和配套设施，满足居民生活需求。
3.人性化设计在设计中，我们注重人性化，考虑到用户的舒适性和便利性。
设计人性化的空间布置，便捷的交通设施，便利的公共设施和服务等，满足不同用户的需求。
同时，考虑到建筑的可持续性发展和环保性，注重节能减排，利用绿色材料和技术，打造一个环保、节能的建筑。
三、具体设计方案1.外立面设计外立面设计采用现代简约风格，大面积的玻璃窗和简洁的线条，使整个建筑显得现代、时尚。
同时，根据建筑用途和功能需求，设置合理的遮阳和通风设施，保证建筑的舒适性和通风性。
2.室内设计底层商业空间设计为开放式商铺，利用大面积的橱窗和明亮的灯光，吸引顾客和提高销售效率。
办公空间设置独立的会议室和休息区，配备先进的设备和便利的服务，提高工作效率和员工满意度。
住宅空间设计为现代简约风格，配备精致的家具和家电，提高居民生活品质。
3.公共区域设计公共区域设计为现代简约风格，配备便捷的交通设施和设备，提供便利的服务和便利的服务。
设置宽敞明亮的大厅和楼梯，保证建筑的安全性和舒适性。
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第 ８期
２ ０ １ ４年 ３月
科
学
技术Βιβλιοθήκη 与工程 Ｖｏ １ ． １ ４ Ｎｏ ． ８ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ４
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５（ ２ ０ １ ４） ０ ８ — ０ ０ ０ ６ — ０ ５
Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
⑥
２ ０ １ ４ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
石油技术
甲基 硅酸钾 页岩抑制剂 的性能评价 与作用机理
蒋官澄 王金树 宣 扬
（ 中国石油大学油气资源 与探测 国家重点实验室 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ； 中国石油大学（ 华东 ） 石油工程学院。 ， 青岛 ２ ６ ６ ５ ５ ５ ）
系主要有传统的 Ｋ Ｃ １ ／ Ｐ Ｈ Ｐ Ａ钻井液体系以及新兴的 胺基 聚合 物钻 井 液 体 系 等 。其 中 ， Ｋ Ｃ １ ／ Ｐ Ｈ Ｐ Ａ钻 井 液体系仍然是 目前 国内最 常用 的抑制性钻井液 体 系， 但是 Ｋ Ｃ １ ／ Ｐ ＨＰ Ａ钻 井 液 中大 量 的氯 离 子 不仅 会 腐蚀 钻具 ， 还会 对 生 态环 境 造 成 严 重 破坏 。相 比 之下 ， 有 机硅 钻井 液体 系 克服 了这一 缺 点 。 自 ２ ０ ０ ０ 年 以来 ， 有 机 硅 钻 井 液 体 系 在 我 国 大 庆 、 河 南 Ｊ 、 辽河 等许多油 田都得到了广泛应用。有机 硅钻 井 液体 系 的主要 成 分 为有 机 硅 页岩 抑 制剂 （ 通 常称 为硅 稳定 剂 ） ， 即 甲基 硅 酸钠 。然 而 ， 通 过 实 验 我 们 发现 ， 碱 金 属 有 机硅 酸 盐类 的另 一个 成 员— — 甲基 硅 酸钾 的页 岩抑制 性 明显优 于 甲基 硅 酸钠 。本 文 首先合 成 了 甲基硅 酸 钾 和 甲基 硅 酸钠 ， 通 过 线 性 膨胀 实 验 、 膨 润 土造 浆 实 验 以及 热 滚 回收 实验 对 甲 基 硅酸 钾 的抑 制 性 能进 行 详 细 评 价 ， 并 与 甲基 硅 酸 钠 以及 其他几 种 常 用抑 制 剂 进 行 了对 比 ， 然后 通 过 ｘ射线衍射 、 红外光谱 以及水接触角测定等表征手 段对 甲基硅 酸钾 的页岩 抑制 机理 进行 了研 究 。
关键词
钻 井液
页岩抑制剂
甲基硅酸钾
作用机理
抑制 性
中图法分类号
Ｔ Ｅ ２ ５ ４ ． ３ ；
文献 标志码
Ａ
泥 页岩地 层 的井 壁稳 定 问题是 国内外钻井 工 程 最难 解决 的 问题 之 一 。据 统计 ， 全世 界 石 油 钻井 每
１ 实 验 部 分
１ ． １ 主要 材料 和仪 器
射线衍射仪（ Ｄ ８ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ， 德国 Ｂ ｒ ａ ｋ ｅ ｒ 公司 、 傅里叶 变换红外光谱仪（ Ｍ ａ ｇ ｎ ａ — Ｉ Ｒ ５ ６ ０ ， 美国Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ 公 司） 以及接 触角 测 量 仪 （ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ， 上 海 中晨 数 字 技 术 设备有限公司） 。
摘 要
通过线性膨胀实验 、 膨 润土造 浆实验 以及 热滚 回收实验对 甲基硅 酸钾 的页岩抑制性 能进 行 了评价。结果表 明 ， 甲基
硅酸钾具有优异 的页岩抑制作用 ， 明显强于 目前油 田常用的另一种有机硅 类页岩抑制剂—— 甲基硅酸 钠。此外 ， 通过 ｘ射线
衍射 、 红外光谱 以及水 接触 角测定 等表征 手段对 甲基硅 酸钾 的抑制机理进 行 了分析 。研 究结果表 明， 甲基硅 酸钾 的黏土水 化 抑制作用来 自钾 离子和 甲基硅酸根 阴离子 的协 同作用 。甲基硅酸根 阴离子 能够 吸附在蒙脱 石颗粒 的边 、 角位 ， 使原本 相对亲 水 的蒙脱石颗粒表面 转变为相对疏水 ， 从而阻止水 向蒙脱石层间的侵 入， 起到抑制膨润土水化膨胀 的作用 。
年仅 井壁 失稳 一项 就损 失费用 超 过 １ ０亿 美元 ， 约 占 钻井 总成 本 的 １ ０ ％ 。 目前 常用 的抑 制性 钻 井 液 体
主要 实验 原料包 括 的 甲基 三 氯 硅烷 （ 百 灵 威科 技有 限公 司 ） 、 小 阳离 子 抑 制 剂 （ Ｎ ｗ一 １ ， 河 南 省 辉
２ ０ １ ３年 ｌ Ｏ月 １ ５日收到
国家 自然科学基金项 目（ ５ １ ０ ７ ４ １ ７ ３ ） 、
国家 自 然科学创新研究群体（ ５ １ ２ ２ １ ０ ０ ３ ） 、 国家 自然科学联合基金
项 目（ Ｕ １ ２ ６ ２ ２ ０ １ ） 以及 国家 ８ ６ ３主题项 目（ ２ ０ １ ３ ＡＡ ０ ６ ４ ８ ０ ３ ） 资助 第一作 者简介 ： 蒋 官澄 （ １ ９ ６ ６ 一）， 男， 教授 、 博士生导 师 ， 理学 博士。 研究 方 向：油 气 层 损 害 与 保 护、油 田 化 学 。Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｊ ｇ ｃ ５ ７ ８ ６
１ ． ２ 实验方 法
１ ． ２ ． １ 甲基硅 酸钾 和 甲基硅 酸钠 的合 成
于烧瓶 中加入 ３ ０ ％浓 度 的 Ｋ Ｏ Ｈ溶 液并 置 于冰
水浴中， 缓慢 滴加 甲基 三氯硅 烷并 不 断搅拌 ， 保持 烧 瓶 内温度不 超过 ４ ０℃ ， 以免 高 温促生 大量 不溶 的聚 硅 氧烷 树脂 。甲基三 氯硅 烷滴 加完毕 后继 续搅 拌反
主 要 实 验 仪 器 包 括 双 通 道 泥 页 岩 膨 胀 仪 （ ｃ Ｐ Ｚ ＿２ ， 青 岛胶南 分 析 仪 器 厂 ） 、 六 速 旋 转 黏 度计 （ Ｚ Ｎ Ｎ ． Ｄ ６ Ｂ， 青 岛 同春 石 油 仪 器 有 限公 司 ） 、 滚 子 加 热炉（ Ｂ Ｇ Ｒ Ｌ ＿ ＿ ５ ， 青 岛 同春 石 油 仪 器 有 限 公 司 ） 、 Ｘ
县市航天化工一 厂） 、 聚胺抑制剂 （ Ｈ Ｐ Ａ ， 湖北汉科 新技 术股 份有 限公 司 ） 、 Ｎ ａ Ｏ Ｈ、 Ｋ Ｏ Ｈ、 Ｈ Ｃ １ 、 Ｋ Ｃ １ （ 分析 纯， 国药集 团化 学试 剂 有 限公 司 ） 、 以及 钠 基 膨 润 土 （ 潍 坊华潍 膨 润土有 限公 司 ） 。