抗高温油基钻井液主乳化剂的合成与评价

以妥尔油脂肪酸和马来酸酐为主要原料合成了一种油基钻井液抗高温主乳化剂HT-MUL,并确定了妥尔油脂肪酸单体的最佳酸值及马来酸酐单体的最优加量。对HT-MUL进行了单剂评价,结果表明HT-MUL的乳化能力良好,配制的油水比为60:40的油包水乳液的破乳电压最高可达490 V,90:10的乳液破乳电压最高可达1000 V。从抗温性、滤失性、乳化率方面对HT-MUL和国内外同类产品进行了对比,结果表明HT-MUL配制的乳液破乳电压更大、滤失量更小、乳化率更高,整体性能优于国内外同类产品。应用主乳化剂HT-MUL配制了高密度的油基钻井液,其性能评价表明体系的基本性能良好,在220℃高温热滚后、破乳电压高达800 V,滤失量低于5 mL。HT-MUL配制的油基钻井液具有良好的抗高温性和乳化稳定性。      

抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价

利用与气制油具有较好互溶性的有机酸NAA分别与具有多反应节点的链状有机胺NAM-1和NAM-2发生酰胺化反应,制备了气制油基钻井液用抗高温主、辅乳化剂 采用FTIR、乳化率、电稳定性和气制油钻井液配方对主、辅乳化剂进行了表征和性能评价,结果表明:在主、辅乳化剂的合成过程中发生了酰胺化反应,该梳型弧状乳化剂分子量较传统的乳化剂大幅度增大;主、辅乳化剂总加量为2％(配比为1:1)时配制的气制油包水乳液,在220℃的高温条件下乳化率为83％,破乳电压为508V;主、辅乳化剂加量均为25kg/m3时配制的密度为2.3g/cm3的气制油基钻井液,在温度为220℃时破乳电压为1048V.说明制备的乳化剂具有良好的乳化和抗高温性能.     

油基钻井液用粉状乳化剂性能评价

采用2,6-二氨基吡啶、有机胺、有机酸合成了油基钻井液用固体粉状乳化剂,该乳化剂熔点为120℃,HLB值为1.7,为玻璃态固体,易于粉碎。通过红外光谱对该乳化剂分子结构进行表征,从—CONH2吸收峰看出,合成过程中发生了酰胺化反应。对乳化剂在不同油水比钻井液中的乳化能力和柴油基、白油基钻井液配制效果进行了性能评价。结果表明,乳化剂的加量为3%时,其在不同油水比钻井液中具有良好的乳液稳定性,当油水比为7∶3时,乳液破乳电压大于600 V,乳化率为100%;抗温达180℃,钻井液破乳电压为625 V,提高黏度和切力效果好,动塑比在0.30 Pa/m Pa·s以上;热稳定性好,在150℃下连续老化48 h,流变性基本无变化,破乳电压大于700 V,表明该固体粉状乳化剂具有良好的乳化和抗高温性能。     

油基钻井液高温乳化剂的制备与性能评价

为了提高油基钻井液用乳化剂的抗温性,以植物油酸、二乙烯三胺、马来酸酐为主要原料,制备了油基钻井 液高温主乳化剂（PF-EMUL HT）和辅乳化剂（PF-COAT HT）。利用红外光谱和热重分析表征了2 种乳化剂的分 子结构及耐温性。通过测定动态界面张力、乳化效率和乳液电稳定性,分析了2 种乳化剂的乳化能力及抗温能 力,提出了可能的乳化机理。同时,研究了乳化剂加量、油水比、温度和密度对所配制钻井液的影响。结果表明, PF-EMUL HT具有酰胺化基团,PF-COAT HT具有酰胺基、羧基等多官能团结构。2 种乳化剂均能有效降低油水 界面张力,二者复配制得的乳液经232 ℃高温老化后的破乳电压大于370 V,乳化效率为96%。配制的油基钻井 液在150～232 ℃、油水比为60∶40～90∶10 的条件下老化后均具有良好的稳定性,可满足高温高压井、定向井等 的作业需求。     

抗高温油基钻井液润湿剂的研制及性能评价

抗高温润湿剂是配制抗高温油基钻井液的一种重要处理剂。通过有机胺、脂肪酸和乙二酸合成了抗高温油基钻井液润湿剂(TRWET)。室内对比评价了抗高温润湿剂、十二碳炔二醇聚氧乙烯醚类表面活性剂(SUPERWET)和阳离子表面活性剂(CTAB)3种润湿剂的表面张力、接触角和吸光度提高率。实验结果表明:3种润湿剂改变重晶石润湿能力从强到弱的顺序依次为TRWET,SUPERWET,CTAB,合成的TRWET具有更好的润湿能力。TRWET加入油基钻井液中,不仅可以改善油基钻井液性能,而且抗温可达200℃。     

油基钻井液用OET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液（CET体系）,与大庆现用油基钻井液（大庆体系）进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少（因而生产成本较低）,滤失量较低,破乳电压较高（即乳化稳定性较好）。油水比7：3的CET体系和加入2％有机胺稳定剂的油水比6：4的CET体系,破乳电压均在300V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8：2的CET体系抗黏土（1％～4％）、地层水（1％～4％）污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

油基钻井液用CET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液(CET体系),与大庆现用油基钻井液(大庆体系)进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少(因而生产成本较低),滤失量较低,破乳电压较高(即乳化稳定性较好)。油水比7:3的CET体系和加入2%有机胺稳定剂的油水比6:4的CET体系,破乳电压均在300 V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8:2的CET体系抗黏土(1%~4%)、地层水(1%~4%)污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

抗高温油基钻井液用提切剂的研制及性能评价

针对油基钻井液在施工过程中流变性难以调控,钻井液泥浆动静切力比较低、容易发生沉降等问题,研制了一种抗高温油基钻井液用提切剂,在高温条件下仍能保持有效的提切性能。采用高纯度二聚酸(98%)、多烯多胺以及多元醇胺为原料,通过四元共聚法合成了一种可抗高温的油基钻井液用提切剂(命名为FPR-1),并对其做结构表征和性能评价。结果表明:提切剂FPR-1满足分子结构要求,可显著增强油基钻井液体系的动静切应力和电稳定性,动切力从6 Pa提高到12 Pa,破乳电压高达1 496 V,提高了钻井液降滤失效果,滤失量仅2.4 mL,且观察滤饼厚度极薄,泥饼质量得到极大的改善,更重要的是其抗温能力可达到220℃,适用于高温高压地层环境,解决了现场施工过程中泥浆流变性难以调控及钻遇高温高压地层钻井液部分性能失效的难题。     

抗高温油基钻井液的研究

油包水钻井液在抗高温、稳定井壁、油气层保护方面具有明显优势。研制了一套抗高温油基钻井液体系,该体系在经过220℃高温老化之后,具有较好的流变性能、降滤失性能、强的抑制性能和抗污染能力,密度调节范围广。     

油基钻井液乳化剂的制备与性能评价

钻井液乳化剂是油井钻探中的重要化学品之一,其性能评价对于钻井工程的成功进行具有重要意义。优秀的乳化剂能确保钻井液的稳定性和流变性能。在选择乳化剂时,应充分考虑其理化性能和体系综合性能,以确保钻井工程的成功进行。本研究以植物油酸、二乙烯三胺、马来酸酐为主要原料,制备了6种乳化剂产品,并对其进行理化性能评价和体系综合性能评价。实验结果显示,乳化剂PF-MOEMUL1、PF-MOCOAT1、PF-MOEMUL2、PF-MOCOAT2满足所有指标要求,在理化性能评价和体系综合性能评价的关键指标上有良好的性能,为钻井工程提供可靠的保证。而乳化剂PF-MOEMUL3、PF-MOCOAT3在倾点和塑性黏度方面未能达到指标要求。可能导致乳液不稳定、流变性能不佳等问题,从而影响钻井工程的顺利进行。通过对钻井液乳化剂的性能评价,对乳化剂的选择和应用提供了有效的参考指导。     

抗高温高密度可逆油基钻井液体系

为满足高温深井钻井需求以及弥补油基钻井液在完井固井和环境保护方面的不足,基于非离子表面活性剂CN-2构建了CO₂和HAc双响应性可逆油基钻井液体系,并比较了两种纳米颗粒(OTS-KH550/SiO₂、CTAB/SiO₂)对体系性能的影响。结果表明：所建体系在CO₂或HAc诱导下从油包水转相为水包油,该转相可由CaO或NaOH诱导回转。CN-2与OTS-KH550/SiO₂协同稳定的乳状液性能更佳,抗温达250℃。纳米颗粒OTS-KH550/SiO₂的加入不会影响钻井液体系的可逆性能,且能显著地改善体系抗高温性能,使得体系在低油水比50∶50～60∶40、高密度1.8～2.1 g/cm³及高温180～200℃条件下均具有良好的流变性能和滤失性能。含油钻屑、油基滤饼均可通过CO₂鼓泡或HAc溶液浸泡很容易地被清洗。通过红外光谱分析和微观观察揭示机理为：在CO₂或HAc诱导下,乳化剂发生盐化,亲水...     

油基钻井液用高性能乳化剂的研制与评价

与传统的单链表面活性剂相比,低聚型表面活性剂作乳化剂具有更多优点。通过一种简单的方法,用有机酸、二乙烯三胺以及二氯亚砜等合成了一种三聚型酰胺类非离子表面活性剂。该乳化剂具有3个头基——酰胺基和3条烷基链,使其具备很强的分子内和分子间作用力,其分子在油水界面聚集吸附时,同时存在烷基链之间的分子内相互作用和依靠氢键而形成的分子间相互作用,极大地提高了其构建和稳定油包水乳状液的能力。研究表明:油水比为85∶15时,加入2.0%AM-1,并以0.4%十二烷基苯磺酸钠作辅乳化剂配制的乳状液在50~220℃的温度范围内具有破乳电压值高(1 000 V)、乳化率高(91.0%)、析液量低(0.7 m L)的特点,而且乳状液液滴尺寸分布均匀,没有发生明显的聚集。以这种高性能乳化剂、改性腐植酸类降滤失剂SLJ-1和自制有机土为主处理剂,形成了一种抗高温油基钻井液体系,其密度在1.2~2.0 g/cm3之间可调,抗温达220℃,流变性能好,能抗40%水或15%劣质土的污染。     

油基钻井液用固体乳化剂的研制与评价

为解决油基钻井液常用液态乳化剂黏度高、流动性差,而常见固体乳化剂乳化效果差、制备步骤复杂的问题,通过简单的酰胺化反应制备了乳化能力强的油基钻井液用固体乳化剂EmuL-S。利用红外光谱分析了其结构,通过电稳定性、乳化率、析液量以及光学显微镜等手段考察了其乳化性能,并评价了以该乳化剂为基础配制的油基钻井液的性能。结果表明:固体乳化剂EmuL-S中含有设计要求的基团;当油水比为80∶20、固体乳化剂EmuL-S加量为3.3%时,形成的油包水乳状液的破乳电压大于1 000 V,乳化率大于90%,析液量小于0.7 mL,而且能抗180℃的高温;以固体乳化剂EmuL-S为基础配制的油基钻井液,密度最高可达到2.0 kg/L,抗温能力达到180℃,沉降稳定性高、流变性能优异,动塑比在0.21以上,破乳电压大于800 V,能抗15%水、15%劣质土、9%岩屑以及9% CaCl2的污染。研究表明,固体乳化剂EmuL-S具有优异的乳化能力和抗高温能力,并且具有制备简单、易于工业化生产的特点,可以解决现有乳化剂存在的问题。      

高温高密度油基钻井液处理剂性能研究

介绍了一套适用于南海莺琼盆地的高温高密度油基钻井液体系，对其中各种处理剂对体系性能的影响进行了研究。结果表明，所研究的高温高密度油基钻井液体系及其处理剂不仅具有较好的高温稳定性，而且在高达2．3g／cm^3的密度下体系的流变性稳定．满足钻井工程的需要。     

油包水钻井液用乳化剂的研制

为提高油包水钻井液的稳定性,采用有机酸、烷醇酰胺和聚醚羧酸盐3种表面活性剂制备了一种新型抗高温乳化剂YJR-1。采用破乳电压法和近红外扫描法评价了YJR-1的乳化性能,并考察了YJR-1的抗高温老化性能和油水比对其乳化效果的影响,分析了YJR-1的作用机理。实验结果表明,YJR-1的乳化性能良好,能抗200℃高温陈化;随油水比的减小,其乳化性能未明显降低,所配制的油水体积比为6∶4的钻井液在150℃下老化16 h后,破乳电压仍达302 V。YJR-1主要通过大幅度降低油水界面张力,并在油水界面形成高强度的界面膜来维持钻井液体系的稳定性。     

油基钻井液用乳化剂油/水界面吸附及对乳液结构的影响

在油基钻井液中,乳化剂在油/水界面的吸附行为对乳化稳定性及乳化机理影响极大。利用界面扩张流变技术研究了油基钻井液用主乳化剂PF-BIOEMUL与油基钻井液用辅乳化剂PF-BIOCOAT对油/水动态界面张力及界面黏弹性的影响,并考察了PF-BIOEMUL与PF-BIOCOAT配制乳液的微观流变性。研究表明,PF-BIOEMUL的主要功能是提供弹性模量,提高油/水界面膜强度高,最佳加量为2.0%。PF-BIOCOAT的主要功能是提供黏性模量,降低油/水界面张力,最佳用量为1.5%。PF-BIOEMUL和PF-BIOCOAT可以同时吸附到油/水界面上,保证了乳化体系既具有较低的油/水界面张力,又有较好的界面膜稳定性,所形成的乳液具有三维网状结构,稳定性良好。这些研究为油基钻井液体系稳定性研究提供了理论基础。图11参21     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成及性能评价

针对牛东区块钻探过程中使用的抗高温降滤失剂价格高、增加生产成本的问题,开发了高温性能稳定且成本相对低廉的钻井液用抗高温降滤失剂BZ-HTF。用单因素实验法优选出最优合成参数:单体浓度为30%,反应时间为4 h,反应温度为55℃,引发剂用量为0.10%,AM、AMPS和IA质量比为42∶40∶18,水解度为30%。BZ-HTF抗温达220℃,且性能稳定;在淡水、盐水、复合盐水和饱和盐水基浆中均具有较好的降滤失能力,且对钻井液黏度、切力影响不大;与国外产品Driscal D性能相当,但商品估价只有其四分之一,具有较好的发展前景。     

钻井液用抗高温降滤失剂FRT-1的合成及性能

由丙烯腈(AN)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和带环状侧取代基乙烯单体(CV)聚合制备了1种水基钻井液用新型抗高温降滤失剂FRT-1,评价了其在不同钻井液中的应用性能,并与国外市售的TEMP、Cal D、4706进行了对比。加入1%FRT-1,可将淡水基浆高温高压滤失量降低50%、盐水基浆高温高压滤失量降低78%、海水基浆高温高压滤失量降低83%;在海上使用的甲酸钾钻井液中加入1%FRT-1,可将高温高压滤失量(150℃)控制在10 mL左右;在海上使用的聚磺钻井液中加入1%～1.5%FRT-1,可将高温高压滤失量(180℃)控制在25mL左右,FRT-1体现出较好的抗温性和降滤失性,达到国外市场样品同等水平。     

新型抗高温油基钻井液降滤失剂的研制与性能

通过二乙烯三胺对腐植酸进行酰亚胺化交联反应,再利用十八烷基三甲基氯化铵对其进行亲油改性,制备了抗温达220℃的油基降滤失剂DR-FLCA。借助红外光谱、扫描电镜和热重分析,表征了降滤失剂DR-FLCA的分子结构、微观形貌和热稳定性,并通过实验评价了降滤失剂DR-FLCA对抗高温高密度油基钻井液流变性、电稳定性和高温高压滤失性能的影响。结果表明:降滤失剂DR-FLCA分子结构上有具有乳化功能的酰亚胺基、酚羟基和醇羟基等基团以及亲油长链铵,该降滤失剂微观结构为质地疏松的纤薄层片状聚集体颗粒,热分解温度为248℃。加有降滤失剂DR-FLCA的密度为2.4 g/cm3的油基钻井液在220℃老化16 h后高温高压滤失量仅为8.6 mL,破乳电压高达1154 V,塑性黏度为69 mPa·s,动切力为7 Pa,证明该降滤失剂在抗高温高密度油基钻井液中具有良好的降滤失性能、辅助乳化性能和降黏作用,高温高压降滤失性能(200℃)略优于贝克休斯和哈里伯顿降滤失剂产品(高温高压滤失量分别为5.4、8.2、6.5 mL),泥饼更薄、更坚韧,且对比体系老化后电稳定性均有不同程度的降低。      

超深井页岩气钻井抗高温油基钻井液的研制

为满足超深井页岩气钻探技术发展需要,通过对油水比的选择、有机膨润土加量、乳化剂加量、降滤
失剂加量、润湿反转剂改性重晶石的加量分析以及抗高温性能评价等,研制出抗高温能达到２００℃,密度在２．２ｇ／ｃｍ^３
以下可调油基钻井液体系。所配制的油基钻井液在实际钻井过程中,能在高于１５００Ｖ的破乳电压、水侵入
量为２０％以及１５％的岩屑携带下,基本维持稳定,满足超深井页岩气钻井工程的需求。