【摘要】：泡沫鉆井液作為欠平衡鉆井液的一種主要類型,有較多優(yōu)勢(shì):鉆速快、對(duì)地層傷害小、懸浮能量強(qiáng)、有效的保護(hù)鉆具及鉆頭等。評(píng)價(jià)泡沫鉆井液好壞最首要的是發(fā)泡性能與穩(wěn)泡性能,其中穩(wěn)定性能直接影響鉆井工程是否能順利進(jìn)行。目前已有較多學(xué)者對(duì)泡沫的穩(wěn)定性方面進(jìn)行了研究,但一般為單一的排液或單一的氣體擴(kuò)散的數(shù)學(xué)方程分析,較少系統(tǒng)的將二者進(jìn)行分析,針對(duì)此問題,本文對(duì)水基泡沫的穩(wěn)定性影響因素及性能評(píng)價(jià)在宏觀及微觀上進(jìn)行了分析,同時(shí)進(jìn)行了泡沫排液和氣體擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)學(xué)方程分析。本文開展的主要工作如下:首先通過對(duì)八種不同種類發(fā)泡劑的發(fā)泡性能和穩(wěn)泡性能評(píng)價(jià),篩選出發(fā)泡高度為780mL,半衰期為605s的發(fā)泡劑YLB,并利用體式顯微鏡和Nano Measure 1.2軟件對(duì)發(fā)泡劑YLB和發(fā)泡劑K12進(jìn)行了微觀對(duì)比分析,得出發(fā)泡劑K12粒徑大小分布為56.49～540.35μm,平均粒徑高達(dá)246.94μm;發(fā)泡劑YLB粒徑大小分布為29.38～260.72μm,平均粒徑為86.29μm,從微觀上分析證明了發(fā)泡劑YLB的穩(wěn)定性能較好。其次在室內(nèi)考察了發(fā)泡劑YLB在不同的影響因素下(如:濃度、溫度、基液黏度、無機(jī)鹽含量與pH值等)泡沫的穩(wěn)定性能。同時(shí)運(yùn)用Scion Image軟件在不同的濃度、溫度、時(shí)間、PH值條件下對(duì)發(fā)泡劑YLB和發(fā)泡劑K12的泡沫粒徑大小進(jìn)行了測(cè)量,從微觀上分析了在不同的影響因素下,泡沫的穩(wěn)定性能。最后將不同類型發(fā)泡劑的排液量隨時(shí)間的變化進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合,得出排液量隨時(shí)間的變化關(guān)系,并將發(fā)泡劑YLB的上下層泡沫中液體含量和粒徑大小隨時(shí)間的變化利用K Feitosa提出的模型進(jìn)行了擬合,得到上層泡沫的Deff隨時(shí)間在0.96～0.93×10-6cm2/s之間變化,下層泡沫的Deff隨時(shí)間在0.81～0.93×10-6cm2/s之間變化,上下層泡沫的Deff隨時(shí)間變化不大,基本上是常數(shù)。證明了將泡沫的排液與泡沫粒徑大小進(jìn)行擬合效果較好。同時(shí)根據(jù)Lemlich理論,給出了氣體擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算方法,并分別計(jì)算了發(fā)泡劑YLB和發(fā)泡劑K12的氣體擴(kuò)散系數(shù),得出JYLBJK12。也證明了,復(fù)配的發(fā)泡劑YLB較單一發(fā)泡劑K12穩(wěn)定。
[Abstract]:As a main type of underbalanced drilling fluid, foam drilling fluid has many advantages, such as fast drilling speed, small formation damage, strong suspension energy, effective protection of drilling tools and drill bits, etc. The most important thing to evaluate foam drilling fluid is foaming performance and foaming stability. At present, many scholars have studied the stability of foam, but generally it is the mathematical equation analysis of a single liquid drain or a single gas diffusion, less systematic analysis of both, in order to solve this problem, In this paper, the factors affecting the stability of water-based foam and its performance evaluation are analyzed in macro and micro aspects, and the mathematical equations of foam efflux and gas diffusion coefficient are also analyzed. The main work of this paper is as follows: firstly, the foaming performance and foaming stability of eight kinds of foaming agents are evaluated. The foaming agent YLB, with a foaming height of 780mL and a half-life of 605s was selected and microscopically compared with the foaming agent YLB and foaming agent K12 by means of styroscope and Nano Measure 1.2 software. The results show that the particle size distribution of foaming agent K12 is 56.49 ~ 540.35 渭 m, the average particle size is 246.94 渭 m, and the particle size distribution of foaming agent YLB is 29.38 ~ 260.72 渭 m and 86.29 渭 m respectively. The microcosmic analysis shows that the stability of foaming agent YLB is good. Secondly, the stability of foaming agent YLB foam was investigated in laboratory under different influence factors, such as concentration, temperature, base viscosity, inorganic salt content and pH value. At the same time, the particle size of foaming agent YLB and foaming agent K12 was measured with Scion Image software at different concentration, temperature, time and PH value. The stability of foaming agent was analyzed microscopically under different influence factors. At last, the relationship between the amount of efflux and time is obtained by the mathematical fitting of the quantity of efflux of different types of foaming agent with time. The change of liquid content and particle size with time in the upper and lower layer foam of foaming agent YLB was fitted by using the model proposed by K Feitosa. The results showed that the Deff of upper foams varied with time from 0.96 to 0.93 脳 10-6cm2/s. The Deff of the lower foams varies from 0.81 to 0.93 脳 10-6cm2/s, while the Deff of the upper and lower foams varies little with time and is basically a constant. It is proved that it is better to fit the efflux of foam with the size of foam. At the same time, according to Lemlich theory, the calculation method of gas diffusion coefficient is given, and the gas diffusion coefficient of foaming agent YLB and foaming agent K12 are calculated respectively, and the JYLBJK12. is obtained. It is also proved that the compound foaming agent YLB is more stable than the single blowing agent K 12.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE254

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本文編號(hào)：2271096