钻井液用膨润土研制_王庆伟
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m g/ cm3 s mm ml Pa( @ PV) Pa mPa#s
0 11 04 35 [ 110 [ 8 280 11 10 32 [ 110 [ 6 950 11 20 37 [ 015 [ 5 1100 11 25 45 [ 015 [ 5 2000 11 28 50 [ 015 [ 5
01 25 0/ 01 5 81 0 9
F eO, 0165 ? 0101; CaO, 0196 ? 0101; MgO, 1177 ? 0101; K2 O , 1019 ? 01 2; N a2 O , 21 00 ? 011; P2 O5 ,
表 1 钻井液用膨润土国家标准
项目
ª 600 读值 滤失量/ ml 动切力/ Pa
湿度/ %
由于这种特定的层状结构, 使其具有较大的比表面 2 钻井液用膨润土研制
积, 因此具有较强的吸 附性, 同 时由于有亲水 基团 211 刘房子膨润土原土指标测定 经对刘房子膨
OH 的存在, 在水溶液中具有优良的分散性 和悬浮 润土矿床储量区域内所有钻孔分析审查, 对东西两
性及粘结性, 在一定浓度范围内, 表现出优良的触变 层水平标高各层次膨润土取样测试, 结果为: ª 600
参考文献
1 矿产工业要求参考手册 1 北京: 地质出版社, 1987 2 杨有学 1 无机盐工业, 1991( 3) : 40~ 44
收稿日期: 2000-06-16
p 会讯 p 中国第二届国际粉体和粉体工业技术展 览会
拟于 2001 年 4 月 2~ 4 日在北京展览馆举行。联系电话: ( 010 ) 68311144- 3269。
) 30 )
指标
一级
二级
\301 0
\301 0
[ 151 0
[ 171 0
[ 11 5 @ PV 值 [ 3 @ PV 值
[ 101 0
[ 121 0
三级 \231 0 [ 221 0
[ 121 0
湿筛分析 ( 200 目筛余) / %
[ 41 0
[ 41 0
[ 4百度文库 0
212 钻井液用膨润土配制 由于原土技术指标达 不到国家一级膨润土标准, 特别是 ª 600 读值偏低, 所以不能用原土直接配制 钻井泥浆。针对上述情 况, 我们经分析认为, 可采用两种途径提高指标: 一
* 1996 年吉林 省重 点科 技发 展招 标项 目 ( 吉 科合 字第 961801-3-1 号)
是加碱钠化, 增加蒙托石中可交换性阳离子的数量, 以使原土溶于水后增加亲水基团数目, 从而有效提
) 29 )
高粘结性; 二是加入某种增效助剂来改变原土的品 质, 以达到指标要求。
经大量实验探索, 最后确定在原土中加入三种
湿度/ %
[ 1010
51 0
31 2
61 4
湿筛分析 ( 200 目筛余) / %
[ 1410
31 2
21 40
11 50
214 对比测试 将刘房子膨润土模拟泥浆与国家 标准土、山东潍坊土对比, 测试结果见表 3。
表 3 对比测试结果
项目
加增效剂 A 、C 加增效剂 A 、B
刘房子 国家 山东 膨润土标准土潍坊土刘房 标准 潍坊 刘房 标准 潍坊
品质优良的天然优质钠基膨润土, 是钻井泥浆、型砂 113 矿物综合鉴定 X- 衍射分析, Co 间隔 d ( 100)
铸造、冶金球团方面应用的最好材料。 作为膨润土主要成份的蒙托石, 由 S-i O 四面体
和 Al( O, OH ) 八面体构成夹层式结构, 属单斜晶系。
1125/ 7110( 相对温度< 50% ) ; 差热分析曲线形态, 第一吸热谷为单谷( 140~ 160 e ) ; 碱性系数, ( Na+ + K+ ) / Ca2+ + Mg2+ ) > 1。
01 29 01 5/ 1 71 8 9 01 34 1/ 11 5 91 2 9 01 42 2/ 3 101 6 9 01 36 11 5/ 6 141 5 9 01 50 3/ 8 131 7 9 01 60 11 5/ 6 161 4 9 01 67 3/ 10 171 0 9
从现场放大实验数据看出, 实测不同井深的各 项指标完全符合设计要求。 216 钻井液用膨润土制备工艺流程 经小试、中试 放大实验, 结果证明刘房子膨润土中添加几种增效 剂后各项指标均达到国家标准, 且完全能够满足油 田实际应用要求。经吉林省科委组织专家鉴定后, 现已投产、并在吉林省油田投入使用。本产品由于 造浆率好, 携沙能力强, 滤失量低, 造壁能力和流变 性能良好, 配浆工艺简单, 有利现场操作, 降低了泥 浆成本, 具有良好的应用前景和推广价值。
01 5
1/ 3 101 0 9
01 67 2/ 5 121 0 9
01 53 3/ 10 151 0 9
01 60 4/ 15 201 0 9
表 5 吉林油田现场放大实验数据
井深 密度 粘度 滤饼 滤失量 动切力 静切力塑性粘度 pH
m g/ cm3 s mm ml Pa( @ PV) Pa mPa#s
试制工艺流程: 原土 y 破碎 y 烘干( 水份检测) y 磨粉( 指标检测) y混料搅拌( 按比例添加增效剂) y 指标检测 y分装。 3 结语
几年来, 在吉林省科委、教委和四平市科委的资 助下, 本课题组对刘房子膨润土在钻井泥浆、冶金球 团、活性白土、橡胶及塑料补强填料等方面的应用, 进行了综合开发研究, 产品达到和超过国家标准, 并 分别在吉林油田、鞍山钢铁公司等企业投入使用, 取 得了良好的经济效益和社会效益。
100 11 03 40 11 0 81 2 240 11 08 39 01 5 71 9 530 11 12 34 01 5 51 0 750 11 18 32 01 5 41 0 1050 11 21 36 01 5 41 3 1350 11 24 35 01 5 41 2 1750 11 26 33 01 5 41 2
112 物化性能 刘房子膨润土物化性能: 蒙托石含 量, 72% ? 2% ; 湿压强 度, > 01505kg / cm2; 干 压强 度, > 313kg / cm2; 比粘 度 ( 泥浆 流速/ 水 流速) , >
析, 确认各项指标 均达到国内外同 行业先进水平。 1119 ? 0102; 膨胀容, \37m L/ g ; 胶质价, 100% ; 吸 刘房子膨润土是国内外稀有的层位稳定、开采方便、 水率, 550% ~ 600% ; pH , > 917。
第 23 卷第 6 期 2000 年 11 月
非金属矿
Non- M etallic M ines
Vol123 N o16 Nov, 2000
钻井液用膨润土研制*
王庆伟 崔运成
宣立富
( 四平师范学院, 四平 136000) ( 四平刘房子煤矿)
摘 要 对吉林四平刘房子膨润土进行了品质分析, 并对其在钻井液用膨润土方 面的应用进行了 开发利用研究, 产品达到 和超过了 国 家标准 SY / T 5060-93 一级土指标。
从对比结果分析, 经加不同增效剂后, 刘房子膨 润土的各项指标均好于国家标准土和山东潍坊土。 215 现场放大试验 经多次测试, 小样产品指标达 到和超过国家标准后, 于吉林油田进行了现场放大 试验, 结果分别见表 4、5。
表 4 钻井液性能设计表
井深 密度 粘度 滤饼 滤失量 动切力 静切力塑性粘度 pH
增效剂。其中增效剂 A 为铵盐, 加入量为膨润土量 的 012% ~ 018% ; 增效剂 B 为镁盐, 加入量为膨润
土量的 017% ~ 110% ; 增效剂 C 为碱, 加入量为膨
润土量的 018% ~ 112% 。三种增效剂加入总量, 不 超过膨润土 总量的 3% , 以 便有效 控制生 产成本。 经实验鉴定, 在原土中加入增效剂后, 能达到和超过 美国怀俄明生产的钻井液用膨润土 AP I 标准( 国际 通用标准与 SY/ T 5060- 93 相同) 。 213 实验室小试样品测试 本课题组经调整增效 剂的量比, 试制出不同小样送北京泥浆公司和吉林 省油田产品质量监测中心进行测试, 结果表明, 小样
于配制钻井泥浆。 所谓钻井液用膨润土, 就是用膨润土为主要原
料配制钻井泥浆, 用以保护井壁、上返岩屑、冷却钻 头等。无论石油钻井、还是地质勘探钻井, 都大量用 膨润土配制钻井泥浆。由于我国石油工业的发展对 钻井液用膨润土需求量逐年增多, 目前, 国内高品位 钻井液用膨润土产量远远供不应求, 膨润土在石油 钻井方面应用前景广阔。 1 刘房子膨润土物化性能 111 化 学成 份 刘 房 子膨 润 土 化学 成 份 ( % ) : SiO2, 72 ? 2; Al2O3, 15129 ? 115; F e2O3, 213 ? 011;
子土 土 土 子土 土 土
ª 600 读值
26 241 5 24 38 40 45 26 23 20
滤失量
( ml)
17 18 22 7 8 8
塑性粘
度/ mPa#s 8
8
6 10 16 18 11 11 81 5
动切力 Pa( @ PV ) 01 625 01 53 11 0 01 9 01 25 01 5 01 18 01 045 01 18
性。即在有外加搅拌时, 悬浊液表现为流动性很好 读值在 12~ 15 之间, 滤失量在 12~ 14ml 之间, 与中
的溶胶液, 停止搅拌后会自行排列成立体网状结构 的凝胶, 而不发生沉降和水析离。这种特性, 特别适
国石油天然气 行业标准 SY/ T 5060- 93( 表 1) 中, 一 级品指标有一定差距, 不能完全满足石油钻井要求。
产品各项指标均已达到和超过 AP I 标准。北京泥 浆公司测试结果, 见表 2。
表 2 小样测试结果
项目
AP I 标准
指 9613 月
标 96110 月
971 1 月
ª 600 读值
\301 0
381 0
451 0
391 0
滤失量/ m l
[ 1510
121 0
131 0
101 0
动切力/ Pa [ 115 @ PV 值 018 @ P V 值 110@ PV 值 1125@ PV 值
关键词 膨润土 钻井泥浆
吉林省四平市刘房子膨润土与煤共生, 现已探 明储量 2100 万 t 。经国内外数家研究单位: 吉林省
01035 ? 01001; M nO, 0101; T iO2, 0116 ? 0102; 灼 减, 0155 ? 0101。
地质科学研究所、北京清华大学、石油部北京石油勘 探设计研究院、沈阳铸造研究所、日本名古屋工业研 究所、瑞士 GF 公司等, 进行物化性能测试及品质分
0 11 04 35 [ 110 [ 8 280 11 10 32 [ 110 [ 6 950 11 20 37 [ 015 [ 5 1100 11 25 45 [ 015 [ 5 2000 11 28 50 [ 015 [ 5
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F eO, 0165 ? 0101; CaO, 0196 ? 0101; MgO, 1177 ? 0101; K2 O , 1019 ? 01 2; N a2 O , 21 00 ? 011; P2 O5 ,
表 1 钻井液用膨润土国家标准
项目
ª 600 读值 滤失量/ ml 动切力/ Pa
湿度/ %
由于这种特定的层状结构, 使其具有较大的比表面 2 钻井液用膨润土研制
积, 因此具有较强的吸 附性, 同 时由于有亲水 基团 211 刘房子膨润土原土指标测定 经对刘房子膨
OH 的存在, 在水溶液中具有优良的分散性 和悬浮 润土矿床储量区域内所有钻孔分析审查, 对东西两
性及粘结性, 在一定浓度范围内, 表现出优良的触变 层水平标高各层次膨润土取样测试, 结果为: ª 600
参考文献
1 矿产工业要求参考手册 1 北京: 地质出版社, 1987 2 杨有学 1 无机盐工业, 1991( 3) : 40~ 44
收稿日期: 2000-06-16
p 会讯 p 中国第二届国际粉体和粉体工业技术展 览会
拟于 2001 年 4 月 2~ 4 日在北京展览馆举行。联系电话: ( 010 ) 68311144- 3269。
) 30 )
指标
一级
二级
\301 0
\301 0
[ 151 0
[ 171 0
[ 11 5 @ PV 值 [ 3 @ PV 值
[ 101 0
[ 121 0
三级 \231 0 [ 221 0
[ 121 0
湿筛分析 ( 200 目筛余) / %
[ 41 0
[ 41 0
[ 4百度文库 0
212 钻井液用膨润土配制 由于原土技术指标达 不到国家一级膨润土标准, 特别是 ª 600 读值偏低, 所以不能用原土直接配制 钻井泥浆。针对上述情 况, 我们经分析认为, 可采用两种途径提高指标: 一
* 1996 年吉林 省重 点科 技发 展招 标项 目 ( 吉 科合 字第 961801-3-1 号)
是加碱钠化, 增加蒙托石中可交换性阳离子的数量, 以使原土溶于水后增加亲水基团数目, 从而有效提
) 29 )
高粘结性; 二是加入某种增效助剂来改变原土的品 质, 以达到指标要求。
经大量实验探索, 最后确定在原土中加入三种
湿度/ %
[ 1010
51 0
31 2
61 4
湿筛分析 ( 200 目筛余) / %
[ 1410
31 2
21 40
11 50
214 对比测试 将刘房子膨润土模拟泥浆与国家 标准土、山东潍坊土对比, 测试结果见表 3。
表 3 对比测试结果
项目
加增效剂 A 、C 加增效剂 A 、B
刘房子 国家 山东 膨润土标准土潍坊土刘房 标准 潍坊 刘房 标准 潍坊
品质优良的天然优质钠基膨润土, 是钻井泥浆、型砂 113 矿物综合鉴定 X- 衍射分析, Co 间隔 d ( 100)
铸造、冶金球团方面应用的最好材料。 作为膨润土主要成份的蒙托石, 由 S-i O 四面体
和 Al( O, OH ) 八面体构成夹层式结构, 属单斜晶系。
1125/ 7110( 相对温度< 50% ) ; 差热分析曲线形态, 第一吸热谷为单谷( 140~ 160 e ) ; 碱性系数, ( Na+ + K+ ) / Ca2+ + Mg2+ ) > 1。
01 29 01 5/ 1 71 8 9 01 34 1/ 11 5 91 2 9 01 42 2/ 3 101 6 9 01 36 11 5/ 6 141 5 9 01 50 3/ 8 131 7 9 01 60 11 5/ 6 161 4 9 01 67 3/ 10 171 0 9
从现场放大实验数据看出, 实测不同井深的各 项指标完全符合设计要求。 216 钻井液用膨润土制备工艺流程 经小试、中试 放大实验, 结果证明刘房子膨润土中添加几种增效 剂后各项指标均达到国家标准, 且完全能够满足油 田实际应用要求。经吉林省科委组织专家鉴定后, 现已投产、并在吉林省油田投入使用。本产品由于 造浆率好, 携沙能力强, 滤失量低, 造壁能力和流变 性能良好, 配浆工艺简单, 有利现场操作, 降低了泥 浆成本, 具有良好的应用前景和推广价值。
01 5
1/ 3 101 0 9
01 67 2/ 5 121 0 9
01 53 3/ 10 151 0 9
01 60 4/ 15 201 0 9
表 5 吉林油田现场放大实验数据
井深 密度 粘度 滤饼 滤失量 动切力 静切力塑性粘度 pH
m g/ cm3 s mm ml Pa( @ PV) Pa mPa#s
试制工艺流程: 原土 y 破碎 y 烘干( 水份检测) y 磨粉( 指标检测) y混料搅拌( 按比例添加增效剂) y 指标检测 y分装。 3 结语
几年来, 在吉林省科委、教委和四平市科委的资 助下, 本课题组对刘房子膨润土在钻井泥浆、冶金球 团、活性白土、橡胶及塑料补强填料等方面的应用, 进行了综合开发研究, 产品达到和超过国家标准, 并 分别在吉林油田、鞍山钢铁公司等企业投入使用, 取 得了良好的经济效益和社会效益。
100 11 03 40 11 0 81 2 240 11 08 39 01 5 71 9 530 11 12 34 01 5 51 0 750 11 18 32 01 5 41 0 1050 11 21 36 01 5 41 3 1350 11 24 35 01 5 41 2 1750 11 26 33 01 5 41 2
112 物化性能 刘房子膨润土物化性能: 蒙托石含 量, 72% ? 2% ; 湿压强 度, > 01505kg / cm2; 干 压强 度, > 313kg / cm2; 比粘 度 ( 泥浆 流速/ 水 流速) , >
析, 确认各项指标 均达到国内外同 行业先进水平。 1119 ? 0102; 膨胀容, \37m L/ g ; 胶质价, 100% ; 吸 刘房子膨润土是国内外稀有的层位稳定、开采方便、 水率, 550% ~ 600% ; pH , > 917。
第 23 卷第 6 期 2000 年 11 月
非金属矿
Non- M etallic M ines
Vol123 N o16 Nov, 2000
钻井液用膨润土研制*
王庆伟 崔运成
宣立富
( 四平师范学院, 四平 136000) ( 四平刘房子煤矿)
摘 要 对吉林四平刘房子膨润土进行了品质分析, 并对其在钻井液用膨润土方 面的应用进行了 开发利用研究, 产品达到 和超过了 国 家标准 SY / T 5060-93 一级土指标。
从对比结果分析, 经加不同增效剂后, 刘房子膨 润土的各项指标均好于国家标准土和山东潍坊土。 215 现场放大试验 经多次测试, 小样产品指标达 到和超过国家标准后, 于吉林油田进行了现场放大 试验, 结果分别见表 4、5。
表 4 钻井液性能设计表
井深 密度 粘度 滤饼 滤失量 动切力 静切力塑性粘度 pH
增效剂。其中增效剂 A 为铵盐, 加入量为膨润土量 的 012% ~ 018% ; 增效剂 B 为镁盐, 加入量为膨润
土量的 017% ~ 110% ; 增效剂 C 为碱, 加入量为膨
润土量的 018% ~ 112% 。三种增效剂加入总量, 不 超过膨润土 总量的 3% , 以 便有效 控制生 产成本。 经实验鉴定, 在原土中加入增效剂后, 能达到和超过 美国怀俄明生产的钻井液用膨润土 AP I 标准( 国际 通用标准与 SY/ T 5060- 93 相同) 。 213 实验室小试样品测试 本课题组经调整增效 剂的量比, 试制出不同小样送北京泥浆公司和吉林 省油田产品质量监测中心进行测试, 结果表明, 小样
于配制钻井泥浆。 所谓钻井液用膨润土, 就是用膨润土为主要原
料配制钻井泥浆, 用以保护井壁、上返岩屑、冷却钻 头等。无论石油钻井、还是地质勘探钻井, 都大量用 膨润土配制钻井泥浆。由于我国石油工业的发展对 钻井液用膨润土需求量逐年增多, 目前, 国内高品位 钻井液用膨润土产量远远供不应求, 膨润土在石油 钻井方面应用前景广阔。 1 刘房子膨润土物化性能 111 化 学成 份 刘 房 子膨 润 土 化学 成 份 ( % ) : SiO2, 72 ? 2; Al2O3, 15129 ? 115; F e2O3, 213 ? 011;
子土 土 土 子土 土 土
ª 600 读值
26 241 5 24 38 40 45 26 23 20
滤失量
( ml)
17 18 22 7 8 8
塑性粘
度/ mPa#s 8
8
6 10 16 18 11 11 81 5
动切力 Pa( @ PV ) 01 625 01 53 11 0 01 9 01 25 01 5 01 18 01 045 01 18
性。即在有外加搅拌时, 悬浊液表现为流动性很好 读值在 12~ 15 之间, 滤失量在 12~ 14ml 之间, 与中
的溶胶液, 停止搅拌后会自行排列成立体网状结构 的凝胶, 而不发生沉降和水析离。这种特性, 特别适
国石油天然气 行业标准 SY/ T 5060- 93( 表 1) 中, 一 级品指标有一定差距, 不能完全满足石油钻井要求。
产品各项指标均已达到和超过 AP I 标准。北京泥 浆公司测试结果, 见表 2。
表 2 小样测试结果
项目
AP I 标准
指 9613 月
标 96110 月
971 1 月
ª 600 读值
\301 0
381 0
451 0
391 0
滤失量/ m l
[ 1510
121 0
131 0
101 0
动切力/ Pa [ 115 @ PV 值 018 @ P V 值 110@ PV 值 1125@ PV 值
关键词 膨润土 钻井泥浆
吉林省四平市刘房子膨润土与煤共生, 现已探 明储量 2100 万 t 。经国内外数家研究单位: 吉林省
01035 ? 01001; M nO, 0101; T iO2, 0116 ? 0102; 灼 减, 0155 ? 0101。
地质科学研究所、北京清华大学、石油部北京石油勘 探设计研究院、沈阳铸造研究所、日本名古屋工业研 究所、瑞士 GF 公司等, 进行物化性能测试及品质分