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1、聚乙烯醇在钻井液中的应用班级：10油田化学三班姓名：李涛涛聚乙烯醇， 英文名称2： polyvinyl alcohol，viny)alcohol polymer，poval，简称PVA，分子式： C2H4On 摘要：主要讲述了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明，胶乳加量增大时，油井水泥浆的失水量迅速变小，稠化时间延长，初始稠度减小，游离水得到有效的控制，水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明，聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况，调节其稠化性能，改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度
2、的装置，实验证明所提出的测定方法是可行的。首先聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能,研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用,其地位日益突出,对提高固井质量起到了重要的作用.该文较详强的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念,综述了前人的研究成虹,研制出
3、了新型聚合物胶乳水泥体系,同时设计了相应的特种实验仪器.该文重点研究了水溶性聚合物-聚乙烯醇作为油井水泥外加剂的一些行为特征,同时研究了配套组分对聚合物水泥浆体系的性能影响.聚乙烯醇水溶液与硼砂在碱性条件下交联是该文研究应用的最基本原理之一,聚乙烯醇与硼砂交联形成了一定的网状结构,加入的有机酸组分参加进一步的交联,使之形成了立体柔性的网状交联结构,这种结构吸附到水泥颗粒上,阻碍和束缚了水泥浆中自由水的运移,同时这种交联吸附性质使水泥浆体系在压差作用下能够在滤失界的目的,减少了水泥石的表观和内部体积由于失水而造成的收缩,同时也对地层流体的外窜起到了封堵作用,保证了水泥浆在井下的正常凝固.另外聚乙
4、烯醇与其他组分的配合作用,使水泥浆体系还具备了直角稠化,零自由水和剪切稀释等特性.该文发展了油田固井工程中的防窜理论,在水泥外加剂的研究方面达到了一个新的水平.在现场试验和推广应用过程中为解决大庆油田的高压层固井、水平井固井,地矿部浅气层固井和渤海海上深层气层固井问题起到了重要作用. 聚乙烯醇用作石油及天燃气钻井、固井过程中的降失水添加剂增强水泥浆保水作用防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水，对缓凝时间和抗压强度影响小，并有效防止气窜 用作石油及天然气钻井过程中的防塌添加剂，能有效阻止钻井液滤液浸入泥页岩，从而达到防止井壁失稳甚至井壁坍塌的作用聚乙烯醇的抑制防塌性能是长久有效。聚乙烯醇等是我国近年
5、来研究应用最广的堵水调剖剂，包括合成聚合物、自然改性聚合物、生物聚合物等。它们的共同特点是溶于水，在水中有优良的增粘性，线性大分子链上都有极性基团，能与某些多价金属离子或有机基团（交联剂）反应，天生体型的交联产物冻胶，粘度大幅度增加，失往活动性和水溶性，显示较好的粘弹性。 聚丙烯酰胺的大量应用，给化学堵水调剖技术开创了新局面。将聚丙烯酰胺水解后溶于水，混进甲醛或306树脂（多羟基的三聚氰胺酰化物），在酸性条件下，缩聚天生冻胶。本剂适合层间或层内纵向渗透率差异较大但油层无裂缝的油躲。木质素磺酸钙复合凝胶堵水技术，具有强度高、粘弹性好、热稳定性好、用量调节范围宽、可解性好、抗盐性好等优点，其胶凝时
6、间也可以控制和调节，便于现场大量配制。. 在油田常用的油井清防蜡技术，主要有机械清蜡技术，热力清防蜡技术，表面能防蜡技术(内衬和涂料油管)，化学药剂清防蜡技术，磁防蜡技术和微生物清防蜡技术6大类。用化学药剂进行清防蜡，通常是将药剂从环形空间加入，不影响油井正常生产和其它作业，除可以收到清防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。聚乙烯醇(PVA)是一大类水溶性聚合物,价格便宜,也是一种典型的结晶高分子聚合物,具有优良的力学性能和可调节的表面活性,特别是其具有的水溶性和优良的粘结性、成膜性,是其它聚合物难以比拟的。另外,其独特的多羟基链状结构非常适和形成氢键并进行官能团的化学改性
7、,所得的产物在纺织、印染和石油开采等行业都有非常广泛的应用。高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用，其地位日益突出，对提高固井质量起到了重要的作用。本文较详细的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念，综述了前人的研究成果，研制出了新型聚合物胶乳水泥体系，同时设计了相应的特种实验仪器。 本文重点研究了.该文介绍了各种凝胶类堵水剂的组成，并针对高温高盐油田，研究了各种耐温抗盐凝胶体系在油田堵水中的应用，确定了各种凝胶体系的适用范围。当地层温度在时，可选用生物聚合物和改性聚丙烯酰胺凝胶体系；地层温度在时，常选用聚丙烯腈、木质素磺酸盐凝胶体系；地层温度大于时，可选用聚乙烯
8、胺和聚乙烯醇做钻井液。我国陆上油田大部分已进入开采中后期,随着聚合物驱和三元复合驱的推广应用,井下结垢、腐蚀问题变得越来越突出。无固无固相聚合物钻井液 是一种抑制 性、防塌性能力强的钻井液体系 。在对常用聚合物 进行优选的基础上,用正交试验法确定了以聚乙烯醇 (PVA )为主、有机与无机聚合物 相复合 、可用于实际生产的强抑制性无固相聚合物钻井液配方,探讨了钻井液中各组分 的作用和钻井液的防塌机理。相压井液主要由一种或若干种无机盐配制而成，同时加入其它处理剂以改善其性能。但无固相压井液与聚合物存在着配伍性的问题。室内试验研究表明，当聚合物浓度较低时，压井液与聚合物溶液呈现出较好的配伍性，不会产
9、生沉淀。若聚合物浓度高，且压井液密度较低时(小于125gcm3)，压井液与聚合物溶液的配伍性较好，对油层的损害较小；而当压井液密度较高时(大于140gcm3)，压井液与聚合物溶液的配伍性不好，对油层损害较大。聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,它具有许多优良的特性,例如:成膜性、粘合力、混溶性、耐化学性、耐热性等等,所以在国民经济的各个领域它都有着广泛的应用合成出了一种用作钻井液降滤失剂的新聚合醇类产品PEA。介绍了丙三醇与环氧氯丙烷的聚合产物PEA的最佳合成条件:ECH与丙三醇的物质的量比为1.01.0;碱与ECH的物质的量比为1.21.0;溶剂为丙酮,催化剂
10、为氯化铝。评价了聚合醇PEA在淡水浆、4盐水浆和MMH正电胶井浆中的降滤失效果。实验结果表明,聚合醇PEA可以用作水基钻井液的降滤失剂,而且PEA在4盐水浆中的降滤失效果好于其在淡水浆中的降滤失效果,加量大于40.0 g/L时,在淡水浆中降滤失率大于84,表观粘度有所增加,滤饼质量得到改善,在4盐水浆中降滤失率大于89.1,表观粘度有一定增加,但增加幅度小于淡水浆;在淡水浆中,PEA在高温高压下仍有良好的降滤失效果,可以抗120的高温;PEA可用于正电胶钻井液,并与其它多种处理剂配伍性较好。聚合醇多为聚二醇(如乙二醇和丙二醇),也可以是聚甘油,其钻井液称为聚醇类钻井液一4。聚合醇分子含多个经基
11、,易溶于水,但其溶解度在溶液升高到某一温度后会随温度的继续升高而降低,溶液此时呈浊状,这一温度称为浊点。当温度下降到浊点以下时,聚合醇又完全溶解。在聚合物钻井液中加入 3%市售聚合醇JCP 1得到的聚合醇钻井液的应用性能和在水平井钻井中的应用。在室内实验研究中发现 ,加入 1% 3%JCP 1的聚合物钻井液 ,其漏斗粘度、滤失量、塑性粘度和动切力变化很小 ;在聚合物钻井液中加入 3%JCP 1,使 10 0滚动 16h后页岩回收率由 5 8%升至 86 % ,使 80下形成的滤饼摩擦系数由 0 .1降至 0 .0 38,摩阻降低 6 3% ;使储层岩心渗透率的恢复率由 71%增至 94 %。在
12、 4 2口井水平井段钻井中使用聚合醇钻井液 ,均未出现钻井事故 ,这些井投产后有多口井自喷 ,3口井产油量超过 10 0t/d。详细介绍了永 12平 4井概况和使用聚合醇钻井液的效果 :井具与井壁间摩擦阻力由 2 80kN降至 90 110kN ;无垮塌掉块现象 ,井径扩大率仅 6 .6 8% ;地层渗透率恢复率由 71.2 % (聚合物钻井液 ,- 1340m处 )升至 84 .0 % (- 15 6 0m)和 87.0 % (- 184 0m ,水平段 )。该井投产后产量是邻近直井的 9倍。 通过对聚合醇钻井液体系的室内研究,并结合现场应用情况,分析了该体系的性能特点,指出聚合醇钻井液体系
13、具有良好抗温性、热稳性、润滑性和防塌性。利用聚合醇的浊点效应,降低钻井液的高温高压滤失量,能满足深井、大斜度大位移定向井的钻井工程的使用要求,并且在保护环境等方面具有积极的意义。更多还原聚合醇钻井液体系的室内研究和现场应用 ,该体系具有优良的页岩抑制性、润滑等优越性 ,现场应用于文 38 4 3井和水平一井 ,该体系可大大降低摩阻 ,保护油气层 ,解决强水敏地层的稳定等复杂情况。该体系是油基钻井液体系的优良替代品 ,是适合于定向钻井的优良体系更多还原。随着对聚丙烯醇的性能和特特点的不断深入研究，它在深井和海上油田的应用越来越多，它的性能也越来越强。相信在随着第一季油田开发的结束，深井超深井的出现，海上油田的开发，对钻井液要求的不断提高，聚乙烯的应用肯定越来越广泛。不过对其性能的深入研究还需要更多的实验研究，需要我们一代一代的石油工作者的努力。介绍了一种以交联聚乙烯醇为基础的防窜油井水泥降失水剂,通过在水泥和地层界面间形成一层具有一定韧性的聚合物薄膜滤饼,产生对流体侵入的附加阻力p附,使得p地p静+p阻+p附,来达到防止地层流体侵入的目的。水泥浆的失水量可以控制在60 mL以下,稠化时间容易调节,游离液较小,水泥浆总体性能良好,24 h水泥石抗压强度较高,能够满足一般油气井固井的要求。列举了其水泥浆的综合性能以及在陆地油田和渤海油田应用的实例。
