油基钻井液用粉状乳化剂性能评价.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 钻井 液与 完井 液 2 0 l 5年 9月 0／ Cm 1 乳化剂的红外谱图 2 ． 2性能评价 2 ． 2 ． 1 对乳液稳定性的影响 按照不同的油水 比 0 柴油 蒸馏水 配制 3 0 0 mL 基液 ，加入 6 g粉状乳化剂和 6 g 有机土 ，高速搅拌 3 0 min，将配制好的乳状液于 l 8 0℃下滚动 1 6 h ，取 出冷却后高速搅拌 2 0 mi n ，在 5 0 cC 测定其破乳 电压 ， 然后倒入 5 0 0 mL的量筒中 ，静置 2 4 h观察分离 出的 油层体积 ，计算乳化率 ，实验结果见表 1 。从表 1可 知 ，不同油水比的乳状液具有 良好 的乳化稳定性 ，当 油水 比为 7 3时 ，破乳 电压大 于 6 0 0 V，悬浮 体静 置 2 4 h后 的油层析 出体积为 0 ，乳化率为 1 0 0 ％。表 明粉状乳化剂能够降低油水界面张力，形成稳定的界 面膜 ，阻止水滴的聚结 ，使油水体系更加稳定。 表 l 粉状乳化剂对不同油水 比乳状液的影响 注 乳化率 3 0 0 一 V ／ 3 0 0 1 0 0 ％。 2 ． 2 ． 2 粉状乳化剂配制的钻井液性能 采用粉状乳化剂在 0 柴油 或 5 白油 配制不 同油水 比的浦基钻井液 水相为 2 0 ％C a C 1 水溶液 ， 并对其性能进行评价 ，结果见表 2 。 表 2 粉状乳化剂配制油基钻井液性能 注 老化条件为 1 5 0℃、1 6 h ，测定温度为 6 0℃。 从表 2可知 ，不同油水比的钻井液具有 良好 的流 变性 和乳液稳定性 ，动塑比大于 0 ． 3 0 P a ／ mP a s； 当 油水 比为 7 3 时 ， 有 良好 的乳液稳定性和剪切稀释性 ， 能满足现场需要。该柴油基钻井液的基本配方如下。 2 3 0 0 mL基液 3 ％ 乳 化剂 3 ％ 有 机 土 4 ％ 降滤失剂 3 ％C a 0 4 0 0 g重 晶石 ，密度为 1 ．6 g ／ c m 2 ． 2 ． 3 抗 温 能力 粉状乳化剂配制 的柴 油基油包水 钻井液在不 同 温度下 的性能见表 3 。从表 3可知 ，该钻井液在 1 O 0 ～ 1 8 0 范围内具有 良好 的流变性和乳液稳定性 ，当 温度为 l 8 0 o C 时仍具有 良好 的性能 ，重晶石未发生沉 淀 ， 说 明粉状乳化剂抗温能力较好 。钻井液配方如下。 4 3 0 0 mL基液 油水比为 8 2 3 ％乳化剂 3 ％有机土 4 ％降滤失剂 3 ％C a 0 4 0 0 g重晶石 ，密 度为 1 ． 6 g ／ c m 表 3 粉状乳化剂抗温实验结果 测定温度 为 6 O 2 ． 2 ． 4 热稳定性 考察 了乳化剂配制的油包水钻井液在 1 5 0℃老化 不 同时间的性能变化 ，实验结果见表 4 。钻井液配方 如下。 5 3 0 0 mL基液 油水 比为 8 2 3 ％乳化剂 3 ％有机土 4 ％ 降滤失剂 3 ％C a 0 4 0 0 g重晶石 ，密 度为 1 6 g ／ e ra 表 4 粉状乳化剂 的热 稳定 -眭实验 测定温度为 6 0 o C 从表 4看出 ，随着老化时间的增长 ，钻井液表观 黏度和切力变化幅度小，切力基本上没有变化，动塑 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷 第 5期 刘明华等 油基钻 井液用粉状乳化剂性能评价 9 比在 O ．3 0 P a J mP a s 以上 ；当老化 4 8 h后 ，破乳 电 压为 7 3 4 V，说 明乳化剂在油包水钻井液 中具有 良好 的热稳定性。 2 ．2 ．5 与现场应用乳化剂性能对 比 取现场应用 的国内外乳化剂和合成固体乳化剂进 行性能对 比，实验结果 见表 5 。从表 5可 以看 出，3 种乳化剂配制的钻井液都具有 良好的流变性和乳液稳 定性 ，但是粉状乳化剂的加量为 3 ％，其他 2种乳化 剂加量在 5 ％～6 ％，相对其他 2种乳化剂 ， 粉状乳化 剂增黏提切效果更好 ，因此更具有推广应用价值 。钻 井液配方如下。 6 3 0 0 mL基液 油水 比 8 2乳 化剂 3 ％ 有机土 4 ％降滤失剂 3 ％C A O 4 0 0 g 重晶石，密度 为 1 ．6 eC c m。 表 5 不同乳化剂性能对比 注 老化条件为 1 5 0℃、1 6 h ，测定温度为 6 O℃。 2 ． 3 乳化剂 的作 用机理 1 粉状乳化剂具有支化结构 ，分子 内部作用力 强 ，常温下成聚集态结构 ，长的亲油链段容易在油水 界面聚集，胶束浓度高，降低油水界面张力，易于形 成油包水界面膜 ，同时亲水基团对油水界面膜有益 的 填充 ，形成致密的界面膜。 2粉状乳化剂支化程度高 ，支链多 ，在油相 中 容易形成网状结构 ，提高液相的结构力 ； 分子 中含有 多个酰胺基 ，提高分子的刚性和抗剪切能力 ，提高钻 井液 的剪切稀释性。 3 粉状乳化剂 的结构中含有一NH ， 和一 c 00H。 一 NH 能和有机土形成 “ 土 一 胺 ”结构 ，提高液相结 构黏度 ； 一c 0O H能和有机土 、水相高温下形成凝胶 ， 也提高结构黏度 ； 同时分子问长的亲油链之间通过氢 键及范德华力提高油相结构力 。 3 结论 1 ． 采用 2 ，6 一 二氨基 吡啶 、有机酸与有机胺通过 酰胺化反应制备 了油基钻井液用粉状乳化剂 ，其能在 油水界 面形成 致密的复合膜 ，在不 同油水 比范围内， 具有 良好 的乳化率和电稳定性 。 2 ． 粉状乳化剂在柴油 、白油基不同油水 比的钻井 液 中，均具有较好的乳化能力和提黏切能力 ； 当油水 比为 7 3时，乳液稳定性好 ，破乳电压大于 4 5 0 V ； 动塑 比大于 0 ． 3 0 P a ／ mP a s ，可广泛用于不同基油的 钻井液 中。 3 ． 粉状乳化剂的适应温度范围宽， 抗温达 1 8 0℃， 且 热 稳定性 好 ，油水 比为 8 2的柴 油基 钻井 液在 1 5 0℃连续老化 4 8 h后 ，钻井液性能基本无变化 ，破 乳电压大于 7 0 0V。 4 ． 与现有国内外液体乳化剂性能对比，在相同条 件下 ，合成粉状乳化剂加量为 3 ％，国内外液体乳化 剂加量为 5 ％～6 ％， 粉状乳化剂具有更好的应用前景。 参 考 文 献 [ 1 ] 王中华 ． 关于加快我国油基钻井液体系的几点看法 [ J ] ． 中 外 能源 ，2 0 1 2 ，1 7 2 3 6 4 2 ． W a ng Zh o ng h ua ． S e v e r a l vi e w s o n a c c e l e r a t i ng t h e d e v e l o p me n t o f o i l - b a s e d d r i l l i n g fl u i d s y s t e m i n C h i n a [ J ] ． S i n o G l o b a l E n e r g y ，2 0 1 2 ，1 7 2 3 6 4 2 ． [ 2 ] 王旭东，郭保雨，陈二丁，等 ． 油基钻井液用高性能乳化 剂 的研制与评价 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 6 1 4 ． W a n g X u d on g， Gu o Ba oy u， Che n Er d i ng， e t a 1 ． De v e l o p me n t a n d e v a l u a t i o n o f a h i g h p e r f o r ma n c e o i l b a s e mu d e mu l s i fi e r [ J ] ． D r i l l i n gF l u i d＆C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 1 4 ， 3 1 6 1 - 4 ． [ 3 】 王茂功，徐显广，苑旭波 ． 抗高温气制油基钻井液用乳 化剂的研制和性能评价 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 2 ， 2 9 6 4 6． W a n g M a o g o n g，Xv Xi a n g u a n g，Yu a n Xv b o ． De v e l o p m e n t a n d e v a l u a t i o n o n h i g h t e mp e r a t u r e e mu l s i fie r o f GTL b a s e d d r i l l i n g fl u i d [ J ] ．Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ．2 0 1 2 ． 2 9 6 4 6 ． [ 4 ] 吴满祥，刘伟 ，牟杨琼杰，等 ． 无土相油基钻井液的研 究与应用 [ J ] _ 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 6 2 1 2 3 ． Wu Ma n x i a n g ， L i u We i ， Mo u y a n g Qi o n g j i e ， e t a 1 ． S t u d y o n a n d a p p l i c a t i o n o f c l a y - f r e e o i l b a s e d r i l l i n g fl u i d [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆C o m p l e t i o nF l u i d ，2 0 1 4 ， 3 1 6 2 1 2 3 ． [ 5 ] 刘 明华 ，孙举 ，王中华 ，等 ． 非常规油气藏水平井油基 钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 3 ，3 0 2 I ． 5 ． Li u M i n g hu a， Su n J u， W a n g Zh o n g h ua， e t a 1 ．Oi l ． b a s e d d r i l l i n g flu i d t e c h n o l o g y i n h o r i z o n t a l w e l l s w i t h u n c o n v e n t i o n a l o i l - g a s [ J ] ． Dr i l l i n g Fl u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 1 3 ，3 0 2 1 - 5 ． 收稿 日2 0 1 5 4 3 ；H GF 1 5 0 4 M6 ；编辑马倩芸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m