油基钻井液用有机土的制备与评价

针对油基钻井液在性能上的不足,研制出三种性能较好的油基钻井液用有机土。利用天然的钙基膨润土,通过钠化,有机改性的方法,制备出具有良好的增粘提切能力以及抗温能力的有机土,并且通过正交设计法,得出最佳的工艺条件,并对这三种有机土进行性能评价。     

油基钻井液用有机土的研究与应用

优选高品质膨润土为原料进行提纯钠化处理得到钠基膨润土,并对其进行了有机改性处理,确定了有机膨润土制备的最佳工艺条件为采用十八烷基三甲基氯化铵为有机改性剂,用量34 g,反应时间2 h,反应温度70℃,溶液体系pH值7.5。优选有机膨润土中加入乳化剂和稳定剂进行检测,其有机土胶体率为99%、表观黏度为18.0 mPa·s、塑性黏度为12.0 mPa·s、动切力为6.0 Pa、滤失量为8 mL、造浆率为40 m~3/t,各项性能指标达到了国内较高水平。在中原油田油基钻井液体系的应用中,有机膨润土表现出良好的流变性能、耐温性能和抗滤失性能,能够满足高性能油基钻井液使用的需要,具有广泛的工业应用前景。     

非离子与阳离子表面活性剂协同改性白油基钻井液用蒙脱土

为了开发一种适用于白油的有机土并应用在海上高温高压地层环境，本文通过使用非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂对蒙脱土协同改性，采用湿法工艺制得有机土DMOS。选择了其他两种在现场使用的柴油基钻井液有机土与其做性能对比评价。结果表明，非离子与阳离子表面活性剂协同改性的蒙脱土片晶疏松，与白油的接触角极小。有机土DMOS在白油中具有很好的成胶性能，在140℃的条件下，胶体率仍能保持在94%。基于DMOS配置的油基钻井液具有更为稳定的流变性能，在140℃的条件下保持高于1000V的电稳定性。所形成的低渗低厚度泥饼以及良好的润滑性能够减少钻具与井壁的摩擦，防止卡钻，可满足海上现场钻井需求。     

抗高温油基钻井液有机土的研制及室内评价

有机土是油基钻井液中最基本的亲油胶体,在油基钻井液中既可提高钻井液的粘度和切力,又能降低油基钻井液的滤失量。针对控制油基钻井液滤失量及重晶石和钻屑的携带与悬浮而研制出一种有机土。通过在钠土中加入有机改性剂进行有机改性,得到有机土LW TRO-250。评价结果表明,将有机土LW TRO-250加入到油包水乳化钻井液中,能很好地起到增粘提切的作用和具有较好的流变性能和抗高温性能,而且能在250℃的高温基本保持稳定,对乳状液的稳定性起到良好的作用。     

油基钻井液提切剂的合成与评价

合成了一种适用于油基钻井液用的提切剂,用以代替传统油基钻井液所使用的有机土,解决高密度有土相油基钻井液中存在的粘度大、流变性控制困难等问题。使用聚醚胺D-2000、癸二酸与多元醇进行反应,对合成产物进行红外光谱分析,产生了目的官能团酰胺基及酯基,利用分子中的极性基团及长链形成网格结构。将合成提切剂与有机土加入基础配方中进行对比,提切剂配制的无土相高密度油基钻井液体系具有更高的切力及初切,且不提升基础配方的塑性粘度。密度2.2 g/cm³条件下,对提切剂加量进行优选,最终确定提切剂的优选加量为1%,150℃条件下,钻井液表观粘度37 mPa·s、动切力10.5 Pa、破乳电压>700 V、静沉降系数SF=0.504、动沉降系数VSST=0.081 g/cm³,钻井液拥有良好的流变性及悬浮稳定性,电稳定性良好。     

利用钙基膨润土合成有机膨润土的工艺研究

以天然钙基膨润土为原料,进行了有机膨润土的合成试验．研究了不同有机改性剂的改性效果以及有机改性剂的用量、反应时间、反应温度对有机土性能的影响。研究表明,采用天然钙基膨润土通过钠化提纯、季铵盐有机改性的方法,可以制备出性能优良的有机膨润土。通过对钠化改性和有机改性样品的结构参数和性能研究表明：钠化处理后,蒙脱石的d(001)值由15．40A减小为12．65A．离子交换容量由58．75mmol／100g增加为117．80mmol／100g．钠化膨润土经过不同有机季铵盐处理后,有机蒙脱石的d(001)增大为17～29A,并随着结构参数的不同,所合成的有机凝胶性能不同。     

抗高温白油基钻井液用有机土的研制及性能研究

通过对钙基膨润土钠化和有机改性,制备出了可抗240℃的白油基钻井液用有机土。测试表征及评价结果表明,改性后季铵盐类有机覆盖剂进入蒙脱石层间,在蒙脱石表面发生化学键连,晶层间距增大到18.78,有机土层片变得疏松;与国内外有机土相比,该有机土在白油中胶体率高,抗温性强,能起到很好的增粘提切和较好的流变性能,具有较好的推广前景。     

油基钻井液润湿剂室内研究

在油基钻井液中加入适量的润湿剂,可以使其体系中的惰性固相具有强的亲油性,从而保证油基钻井液体系的稳定性和各种性能的调节及控制。室内对3种润湿剂:阳离子表面活性剂CTAB、生物表面活性剂CQ-WBP、甜菜碱型两性离子表面活性剂CQ-WZB进行表面张力、润湿角测定和重晶石在油相中的沉降实验。实验结果表明,3种润湿剂在改变重晶石等亲水性物质的能力强弱顺序为:CQ-WBPCQ-WZBCTAB。生物表面活性剂CQ-WBP加入油基基浆中,不但能够大幅度改善油基钻井液性能,还具有一定的抗温能力。     

新疆夏子街钙基膨润土的高附加值开发

以新疆夏子街钙基膨润土为原料,进行了原矿湿法提纯、钠化改性及钠基土有机化改性及其应用研究.结果表明,湿法提纯前钙基膨润土的蒙脱石含量为91.79%,是一种高品位钙基膨润土,提纯后蒙脱石含量达到95.97%.钠化正交实验结果表明,NaF效果优于传统的钠化剂Na2CO3.在优化条件下钠化改性膨润土的阳离子交换容量(CEC)可达97.5 mmol/100g土,比原矿提高17.25 mmol/100g土.以钠化改性膨润土为原料制得的有机膨润土的粘度达到5.4 Pa*s.FTIR表明有机插层剂已进入膨润土的层间.XRD特征峰位移表明有机膨润土的层间距达到2.143 nm,比钙基膨润土层间距增加0.754 nm.SEM得到的结论与FTIR、XRD表征结果相吻合.将有机膨润土应用于涂料中,其各项检测指标均满足要求.有机膨润土对于金属离子废水的吸附效果优于钙基膨润土.由此可知新疆夏子街钙基膨润土的高附加值开发是可行的.     

适用于深水合成基钻井液室内研究

深水合成基钻井液是一种以水滴为分散相,气制油为连续相并添加乳化剂、润湿剂、亲油胶体等配制而成的乳化钻井液。深水钻井时由于温度变化明显,对钻井液在不同温度下钻井液流变性提出了很高的要求,室内通过对乳化剂加量、油水比加量确定,通过对降滤失剂优选最后构成一套适合深水钻井并且具有良好抗污染性能的合成基钻井液体系。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂研究

采用有机胺对腐植酸进行改性,用作油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,有利于提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了其在油基钻井液中的性能。结果表明,改性腐植酸降滤失剂合成条件为:腐植酸与有机胺H60B配比15∶6,反应温度190℃,反应时间8~9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

有机膨润土的制备研究

以山西某地钙基膨润土为原料,经过提纯、钠化后,用十八烷基三甲基溴化铵作插层剂,制得有机膨润土.探讨了水浴反应时酸碱度、1831用量、反应温度和时间等因素对有机膨润土粘度的影响.实验结果表明:反应时间对产物粘度影响不显著,适宜的有机土制备条件为:钠化土固含量4%,反应体系pH值5,1831用量为110%钠化土CEC,75℃水浴反应2～3 h.     

Gemini型表面活性剂改性蒙脱土的制备与应用研究进展

总结了阳离子Gemini表面活性剂改性蒙脱土的制备方法,列出了Gemini表面活性剂在层间展现不同的排列方式,描述了含不同烷基链、间隔基、头基和官能团的Gemini表面活性剂对有机蒙脱土的影响,并对Gemini表面活性剂改性的有机蒙脱土应用研究进行了展望。     

聚醚改性有机硅季铵盐的合成及性能

从低含氢硅油出发，通过加成、开环和季铵化反应合成了阳离子型聚醚改性有机奎铵盐香波调理剂，用化学滴定法测定未反应活性氢的质量分数，从而确定聚醚硅氧烷反应的转化率，对聚醚改性有机硅季铵盐与阴离子型表面活性剂的配伍性及对香波体系发泡力的影响进行了研究，发现聚醚改性有机硅季铵盐与阴离子表面活性剂的配伍性良好，在阴离子表面活性剂复配溶液中发泡良好。     

适用于高温高密度油基钻井液的降滤失剂的研制及性能评价

为满足海上深井油基钻井液高温高密度条件下的作业需要,通过室内试验,采用有机胺和十二烷基三甲基氯化铵对腐植酸进行亲油改性,研制出了一种适用于高温高密度油基钻井液体系的降滤失剂FLS-2。通过测定钻井液的流变性、高温高压滤失量和破乳电压,对降滤失剂FLS-2的性能进行了评价。结果表明:当钻井液体系中FLS-2加量为3.0%时,可使油基钻井液体系抗温达到200℃,钻井液密度最高可配制到2.0 g/cm3,并且具有良好的抗钻屑和抗海水污染的能力。此外,通过与其他常用降滤失剂性能对比可知,FLS-2的综合性能优良,能够满足海上深井高温高压条件下的作业需要。     

有机层状硅酸盐改善油基钻井液沉降稳定性室内评价

基于油基钻井液有机土有机改性剂阳离子受高温易分解脱附,引起钻井液性能变差、加重材料沉降等问题,利用六水合氯化镁和十六烷基三甲氧基硅烷等为原料,合成了一种适用于柴油基钻井液体系的有机土(有机层状硅酸盐),用于改善油基钻井液的沉降稳定性;通过傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及室内钻井液沉降实验进行结构表征和沉降稳定性评价。结果表明：该有机硅酸盐材料具备2∶1层状硅酸盐结构和以Si—C共价键连接的不对称链状有机官能团结构,且300℃无明显热分解;相比于大庆油田常用油基钻井液,该有机层状硅酸盐提高了油基钻井液的动切力、动塑比和储能模量,明显改善了1.4～2.0 g·cm^-3密度范围、150℃以下老化温度油基钻井液的悬浮性能和沉降稳定性能。     

白油基用有机土室内性能评价

油基钻井液是一种重要的钻井液,油基钻井液具有抗侵蚀、抗高温、润滑性好、有利于井壁稳定以及对储层污染程度小等特点。有机土是油基钻井液中一种亲油胶体,主要功用是增粘提切和降滤失。因此,对现有有机土应用于白油中进行了室内评价。结果表明,现有有机土大部分在白油中成胶率较低,成胶率在50%以下;少数有机土可以在白油中达到成胶率标准且有效提高基液的粘度,但滤失量较大。     

新疆乌兰陵格膨润土的开发及性能表征

以新疆乌兰陵格膨润土为原料,进行了原矿湿法提纯、钙基膨润土钠化改型及钠基膨润土有机化改性用于钻井油基泥浆的研究.结果表明,湿法提纯前钠基膨润土的蒙脱石含量为57.55%;提纯后蒙脱石含量为60.91%.而钙基膨润土蒙脱石含量为56.53%,提纯后蒙脱石含量为59.48%.Na2CO3作为改型剂使钙基土的CEC(阳离子交换容量)提高了26.7%,钠化改型后所制得的有机土的粘度达到0.840Pa·s.季铵盐用量在(8.5～9.0)×10-4mol/g时,D1631有机土的粘度出现了明显的突变点.FTIR表明有机插层剂已进入膨润土的层间.XRD特征峰位移表明膨润土的层间距有明显增加.SEM观察也表明膨润土的层间距增大,层间厚度约为72nm.将有机膨润土应用于钻井油基泥浆中,各项指标均已达到要求,研究表明新疆乌兰陵格膨润土的高附加值开发是可行的.     

溶剂法合成1-氨基-4-萘磺酸钠方法的改进

用以邻二氯苯为溶剂的液相磺化法代替固相烘焙磺化法,在表面活性剂Tween-60和邻二氯苯存在的条件下,1-萘胺和硫酸经铵盐化、转位磺化、加碱(Na2CO3)成盐合成了1-氨基-4-萘磺酸钠。考察了不同有机溶剂、磺化反应时间、表面活性剂、母液套用对反应的影响。得到的最佳工艺条件为:1-萘胺35.8 g、w(H2SO4)=80%的硫酸33.6 g、邻二氯苯150 mL、Tween-60 1.5 g,磺化反应时间6 h,在该条件下1-氨基-4-萘磺酸钠收率可达90.6%。     

新型喹啉类Gemini表面活性剂的合成及界面吸附

以6-氨基喹啉、三光气、三乙胺为原料合成了对称的喹啉脲,其与3种溴代烷进行季铵化反应合成了3种喹啉双季铵盐Gemini表面活性剂,其结构经FTIR、~1HNMR、~(13)CNMR和ESI-MS确证。对中间体喹啉脲及目标产物喹啉Gemini表面活性剂的合成条件进行了优化。合成中间体喹啉脲的最佳反应条件为:二氯甲烷为反应溶剂,n(6-氨基喹啉)∶n(三光气)=5∶1,反应时间为6 h,1,3-二-6-喹啉基脲的收率可达88%。合成喹啉类Gemini表面活性剂的最佳反应条件为:中间体喹啉脲(a)(3.2 g,10.2 mmol),DMF(15 mL)为溶剂,反应温度为110℃,n(1,3-二-6-喹啉基脲)∶n(溴代十二烷)=1∶14,反应时间为8 h,收率可达74%。对目标产物喹啉Gemini表面活性剂在三氯甲烷-水体系中的界面张力进行了测定,结果表明:喹啉Gemini表面活性剂在三氯甲烷溶液内扩散到三氯甲烷-水界面是由纯扩散吸附控制。