授课章节 任务/项目 | 授课方式 | 理论课√ 实践课□ 理实课□ 其 他□ | 通讯中断授课次数 | 第 22 次 | |||
授课内容 | 有机处理剂——降粘剂 | 计划课时 | 2 | ||||
教学目标与要求 | 知识目标：掌握降粘剂及其的作用机理 能力目标：能够运用作用机理解释反常现象 能根据钻井液性能要求选择合适的降粘剂 素质目标：培养学生分析问题、运用知识的能力 培养学生理论联系实际的能力 | ||||||
教学重点与难点 | 重点：钻井液降粘剂及其作用机理 难点：各处理剂的作用机理、聚合物降粘剂 处理方法：讲授、对比、 | ||||||
教学资源 | 土木工程学报教材、 | ||||||
教学过程 | 主题/任务/活动 | 教学方法/教具 | 时间分配 | ||||
单宁类 | 讲授、举例、分析、 | 25 | |||||
木质素类 | 讲授、对比、举例、分析、 | 15 | |||||
聚合物类 | 讲授、举例、分析、 | 35 | |||||
作业/ 技能训练 | 课后习题117页4题 | ||||||
教学评估 | 通过课堂表现、提问、小组展示等方式评估学生学习情况 | ||||||
蛋白修饰教研室主任签名： 年 月 日 | |||||||
教学设计 | ||
【导课】： 降粘剂在钻井液体系中如何发挥其作用？ 【课堂内容】 二、降粘剂 又称稀释剂。钻井过程中，由于温度升高、盐侵或钙侵、固相含量增加或处理剂失效等，钻井液黏度、切力增加，造成开泵困难、钻屑难以去除、钻井过程中波动压力过大等现象，严重时导致各种井下复杂情况。在钻井液中加入降黏剂，可以降低体系的黏度和切力，使其具有适宜的流变性。 1、单宁类 广泛存在于植物的根、茎、叶皮、果壳和果实中，是一大类多元酚的衍生物，属于有机弱酸。 1）性质：含有酯键，在NaOH中容易水解，高温下水解加剧，降粘能力减弱。 单宁碱液抗温在100~120℃，仅用于浅井或中深井。 单宁酸在水中水解生成双五倍子酸和葡萄糖，进一步水解可生成五倍子酸。这些酸性水解产物在NaOH溶液中生成单宁酸钠或单宁碱液，是钻井液中有效成分，NaT，抗盐、抗钙能力差，容易盐析。 2）单宁类降粘机理：单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基通过配位键吸附在黏土颗粒边缘Al3+处，剩余—ONa、—COONa均为水化基团，使黏土颗粒双电层斥力和水化膜增厚，拆散、削弱颗粒间端-面和端-端连接而成的网架结构，使黏度切力下降。也可降滤失。 2、木质素类 铁铬木质素磺酸盐，铁铬盐，曾经使用最多降粘剂。 缺点是使用时要求钻井液新秦pH较高，不利于井壁稳定。易引起发泡，泥饼摩擦系数较高，深井使用需混油或加润滑剂。重金属污染，目前常用无重金属木质素类处理剂。 3、聚合物类 （惯性矩1）X-40系列产品 X-40系列产品包括X-A40和X-B40两种。X-A40是分子量较低的聚丙烯酸钠，在钻井液中加量0.3%时，可抗0.2%CaSO4和1%NaCl,抗温可达150℃。 X-B40是丙烯酸钠与丙烯磺酸钠分子量较低的共聚物，抗温和抗盐、钙能力均优于X-A40（引入—SO3Na），但其成本比X-A40高。 降粘机理：由于其相对分子量低，通过氢键优先吸附黏土颗粒上，挤掉之前吸附的高聚物，拆散高聚物与黏土颗粒的“桥联网架结构”；低相对分子量的降粘剂与高聚物可交联，阻碍高聚物和黏土网架结构形成，降低黏度、切力。 （2）两性离子聚合物降粘剂XY-27 相对分子量2000的两性离子聚合物。主要特点是降粘的同时又可抑制页岩，与分散型降粘剂相比，只需很少的加量（通常为0.1%-0.3%）就能取得很好的降粘效果，同时还有一定抑制粘土水化膨胀的能力。 两性离子聚合物降粘剂还兼有一定的降滤失作用，能同其他类型处理剂互相兼容，可以配合使用磺化沥青或磺化酚醛树脂类等处理剂，以改善泥饼质量，提高封堵效果和抗温能力。 降粘机理：XY-27的分子链引入阳离子基团，吸附黏土，线性相对分子量较低的聚合物比高聚物更快、更牢固吸附在黏土上。且由于其特殊结构，促进其与高聚物交联或络合，比阴离子更降粘。 抑制页岩水化机理：XY-27分子链中有机阳离子基团吸附黏土表面后，一方面中和了黏土表面的部分负电荷，削弱了黏土的水化作用；另一方面这种特殊分子结构使聚合物链之间更容易发生缔合。尽管相对分子量低，仍对黏土进行包被，不减弱体系抑制性。 分子链中大量水化基团形成的水化膜，可阻止自由水与黏土表面的接触，提高黏土颗粒抗剪切程度 3、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物（SSMA） SSMA抗温可达200以上。是一种性能优良的抗高温稀释剂，可在高温深井中使用，但成本较高。 【小结】： 钻井液降粘剂及其作用机理： 单宁类 木质素类 聚合物类 【思考】 钻井液粘度越低越好吗？怎样使钻井液粘度增大？ | 通过提问等方式检查上节课思考题。 详细讲授每一过程的作用 采用讲授、举例的方法详细介绍作用机理。 主要采用讲授、举例等方法介绍降滤失剂常见类型及其作用机理。 主要采用讲授、举例等方法介绍降滤失剂常见类型及其作用机理。 | |
课后 小结 | 主要采用讲授、举例等方法介绍降滤失剂常见类型及其作用机理，学生反映良好。 | |
本文发布于:2024-09-20 17:28:51，感谢您对本站的认可！
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