聚丙烯酰胺在鉆井液中具有絮凝、降濾失、增粘等多種重要作用,以下是具體介紹:
絮凝作用
清除鉆屑:鉆井過程中會(huì)產(chǎn)生大量鉆屑,聚丙烯酰胺通過其分子鏈上的酰胺基與鉆屑表面的活性位點(diǎn)發(fā)生吸附作用,將鉆屑顆粒 “橋聯(lián)” 在一起,形成較大的絮團(tuán)。這些絮團(tuán)可以通過固控設(shè)備(如振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等)更容易地從鉆井液中清除出去,從而保持鉆井液的清潔,減少鉆屑對(duì)鉆井設(shè)備的磨損,提高鉆井效率。
穩(wěn)定鉆井液性能:防止鉆屑在鉆井液中過度分散,避免因鉆屑過多而導(dǎo)致鉆井液的密度、粘度等性能發(fā)生大幅度變化,使鉆井液性能保持穩(wěn)定,有利于鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。
降濾失作用
形成泥餅:聚丙烯酰胺可以在井壁表面形成一層薄而致密的泥餅。這層泥餅?zāi)軌蛴行ё柚广@井液中的水分向地層中滲透,從而降低鉆井液的濾失量。
保護(hù)地層:減少鉆井液對(duì)地層的浸泡和損害,尤其是對(duì)于一些敏感地層,如易膨脹、易坍塌的頁巖地層等,降低濾失量可以防止地層因大量吸水而發(fā)生膨脹、坍塌等問題,有利于維持井壁的穩(wěn)定性。
增粘作用
提高攜帶能力:適當(dāng)增加鉆井液的粘度,能夠提高鉆井液對(duì)鉆屑的攜帶能力。使鉆屑能夠更有效地被鉆井液攜帶到地面,避免鉆屑在井內(nèi)沉淀堆積,防止出現(xiàn)卡鉆等井下事故。
改善流型:有助于改善鉆井液的流型,使其更接近層流狀態(tài)。在鉆井過程中,良好的流型可以降低鉆井液在環(huán)空和鉆桿內(nèi)的流動(dòng)阻力,減少泵壓損耗,提高鉆井液的循環(huán)效率。
抑制作用
抑制頁巖水化:對(duì)于頁巖等易水化膨脹的地層,聚丙烯酰胺可以通過吸附在頁巖表面,阻止水分子進(jìn)入頁巖內(nèi)部,同時(shí)通過離子交換等作用,抑制頁巖的水化膨脹和分散,從而穩(wěn)定井壁,防止井壁坍塌、縮徑等問題的發(fā)生。
控制地層造漿:在一些地層中,地層中的粘土礦物會(huì)與鉆井液發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致鉆井液的粘度和切力不斷升高,即所謂的 “地層造漿”。聚丙烯酰胺可以抑制地層中的粘土礦物分散和水化,從而控制地層造漿,保持鉆井液性能的穩(wěn)定。
潤滑作用
減少摩擦:聚丙烯酰胺分子可以吸附在鉆具和井壁表面,形成一層潤滑性良好的吸附膜,將鉆具與井壁之間的固體摩擦轉(zhuǎn)化為液體摩擦,從而降低鉆具與井壁之間的摩擦系數(shù)。
保護(hù)鉆具:減少鉆具在鉆井過程中的磨損,延長鉆具的使用壽命,同時(shí)也有助于降低鉆井過程中的扭矩和阻力,使鉆井作業(yè)更加順暢,減少井下復(fù)雜情況的發(fā)生。