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。      

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。     

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。      

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。     

油基钻井液新型高效乳化剂的研制与评价

为提高油基钻井液用乳化剂的抗高温能力及稳定性,以双酚F、氯磺酸、乙醇胺等为主要原料,通过醚化反应、磺化反应和酯化反应合成一种新型亲油性乳化剂NGE-1。利用FTIR表征其分子结构,并通过测定油水界面张力和电稳定性,分析了该乳化剂性能及乳状液的稳定性。结果表明,合成的乳化剂结构中含有预先设计的基团,乳化剂NGE-1降低油水界面张力能力明显,乳化稳定性能良好,在200℃高温老化条件下破乳电压可达到580 V,且老化静置24 h后乳化率可达96%。在该乳化剂基础上,通过优选其他处理剂,构建了新型油基钻井液体系并进行性能评价,研制了一套密度达2.4 g/cm3、抗温能力可达200℃、同时可抗15%盐侵的油基钻井液体系。      

抗高温高密度低毒油包水钻井液技术

选择3#白油作为连续相,优选出了用于配制油包水逆乳化钻井液的有机土、乳化剂、润湿剂、降滤失剂、辅助处理剂及其加量,并确定出了该体系的最佳配方.该新型油包水钻井液具有良好的流变性能、悬浮能力、高温稳定性(抗温220℃),破乳电压一般在600 V以上;具有强的抑制性,且抗污染能力强、钻井液性能易于调整;该体系在现场应用中井径规则、钻具扭矩小、钻速快、润滑性好,井壁稳定,且施工工艺简单、现场维护容易.可循环回收使用,并具有优良的储层保护特性,能解决地层复杂、泥页岩吸水膨胀、润滑减阻效果不佳、储层保护效果差等技术难题.     

油基钻井液用抗高温乳化剂的合成及性能

采用有机胺、有机酸和第三单体合成了抗高温油基钻井液用乳化剂,考察HLB值、胺值、酸值和黏度对乳化剂在高温下乳化能力的影响,并确定了合成条件。评价了合成乳化剂在高温下不同油水比基液的乳化能力,并与现有抗高温乳化剂进行对比。结果表明,在210℃下,不同油水比基液的乳化率为100%,油水比7∶3时,破乳电压为651 V,流变性能好且乳液稳定;高温老化48 h后,钻井液性能无变化,乳化性能优于现有抗高温乳化剂,说明合成乳化剂配制的乳状液及乳化钻井液具有良好的稳定性和抗高温能力。     

一种高效油基钻井液乳化剂的加量极限

介绍了一种具有超低乳化剂加量的新型油基钻井液,并对该油基钻井液的乳化剂加量极限进行了研究。结果显示,采用特种油包水乳化剂NR配制的油基钻井液,具有极低的加量和优异的乳液稳定效果。1.2%的乳化剂加量,在120℃×16h热滚老化后,钻井液体系的破乳电压可以达到520V,高温高压滤失量为4.7ml;在150℃热滚老化后,仍具有498V的破乳电压,体现了该油基钻井液乳化剂在体系中具有极低的乳化剂加量极限。该体系同时具有良好的抗海水、钻屑侵污能力。     

抗高温高密度无土相柴油基钻井液室内研究

针对常规高密度油基钻井液不利于提高机械钻速且流变性难以控制的缺点,通过分子结构设计,合成了抗高温乳化剂HT-MUL和提切剂ZNTQ-I,并配制了抗高温高密度无土相柴油基钻井液。通过电稳定性试验和高温老化试验,评价了乳化剂、提切剂的单剂效果,并对研发的无土相油基钻井液进行了抗温性、稳定性、抗污染能力和抑制性试验。试验结果发现:HT-MUL乳化剂具有较高的破乳电压,抗温达220℃;提切剂加量为0.5%时提切效果显著;在150~220℃条件下,2.50 kg/L无土相油基钻井液破乳电压在2 000 V左右,可抗质量分数25%蒸馏水的污染和质量分数15% CaCl2溶液的污染。研究结果表明,抗高温高密度无土相柴油基钻井液的密度可达2.50 kg/L,抗温达220℃,具有良好的稳定性、悬浮性和抗污染能力,能够满足提高钻速和保护油气层的要求。      

无黏土高温高密度油基钻井液

针对塔里木盆地山前构造带井深高温以及地层裂缝发育的特点,研发了油基钻井液关键处理剂,其包括主乳化剂HT-MUL、辅乳化剂HT-WET、提切剂ZNTQ-1。乳化剂通过抗高温的亲水亲油官能团,在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220℃,密度达2.50 g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0 m L,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。     

抗高温水包柴油乳状液研究

针对欠平衡钻井对低密度钻井液的要求,以水包柴油乳状液为研究对象,通过实验优选乳化剂,研究了2种和多种乳化剂协同作用下水包柴油乳状液的稳定性,优选出了抗温性能好、乳化能力强的复合乳化剂,配制出了抗180℃高温的水包油乳状液.     

低密度海水水包油钻井液的研制

针对低压油气层和欠平衡钻井,以海水为外相,以生物毒性低、闪点高的矿物油(5#白油)为内相,采用抗温性和乳化能力强的表面活性剂作为乳化剂,研制了抗高温海水水包油钻井液体系,并对其性能进行了评价。试验结果表明,该钻井液具有乳化稳定性强、抗温稳定性好、储层保护效果好等特点,适合于渤海湾地区潜山地层深井钻探。     

无黏土低密度全油基钻井完井液的研究

针对油包水钻井液中存在乳化水滴,会导致低压低渗储层发生较为严重的水锁损害的问题,以生物毒性和密度都较低的5#白油为基油,通过对主要处理剂,如增黏剂、表面活性剂、碳酸钙、氧化钙、降滤失剂等进行优选,研制出了一套无黏土全油基低密度钻井完井液。性能评价结果表明,该全油基钻井液密度低,黏度可控,切力适中,滤失量低,破乳电压大于2000V;具有电稳定性好、抗温性强、在高温下的乳化效果好等特点;抗水侵污限为20%,抗盐(NaCl)侵污限为8.0%,抗土侵污限为20.0%;且滤液全为油,有利于储层保护。     

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。     

混合乳化剂的优选及抗高低温水包油钻井液的研制

O/W乳化钻井液用的阴离子/非离子混合乳化剂,其中的非离子乳化剂先用PIT法初选,再以O/W乳状液黏度为性能指标,用HLB法选定,其中的阴离子乳化剂也用HLB法筛选。选定的一对非离子和阴离子乳化剂按不同比例复配,利用混合表面活性剂HLB值的加和性原理,由O/W乳状液黏度-HLB值关系确定二者最佳配比。O/W乳化钻井液以体积比70/30的柴油 原油为油相,油水相体积比40/60-60/40,乳化剂加量为油水总体积的4%-7%,加入的主要处理剂有:一种代替膨润土的成胶剂,抗高温液体抑制剂,油溶性储层保护剂,降滤失剂等。该钻井液在180℃、最高压力2.5 MPa下热处理24小时或在-26℃冷冻24小时后解冻,均不发生破乳,性能不恶化;用-26℃冷冻7天的乳化剂配制的钻井液,常温和热处理后性能良好。该钻井液流变性能良好,动塑比0.23-0.60,静切力2-8/2-10 Pa,滤失量为零,抑制性良好。图1表3参4。     

抗高温水包油钻井液体系评价及应用

针对潜山储层的特点,室内采用具有抗温性和强乳化能力的表面活性剂作为乳化剂,配套抗高温增黏剂及流型调节剂,研制出了抗220℃高温水包油钻井液体系,并对其性能进行了评价。实验结果表明,该钻井液具有乳化稳定性强、抗温稳定性好、储层保护效果好等特点,适合于奥陶系潜山储层深井钻探。该体系在某A1井水平段进行了现场应用,表现出良好的高温稳定性及易维护等特点,满足了本区块潜山高温储层开发,欠平衡钻井技术的要求。     

油包水乳状液稳定性影响因素分析

油基钻井液优良的抑制性能及耐高温性能,使其成为钻复杂井的重要解决手段,特别是在钻高温深井和水敏性地层中优势更明显。影响油基钻井液稳定性的因素有很多,其中乳状液的稳定性是油基钻井液的决定性因素。文章介绍了油水比、配制条件、内外相种类等因素对油包水乳状液稳定性的影响机理,重点分析了乳化剂种类和加量对油包水钻井液的影响规律,通过钻屑污染实验分析了固相颗粒进入油基钻井液体系后由于大量吸附了体系中的表面活性剂,导致了钻井液中有效乳化剂质量浓度降低造成的电稳定性下降。     

水包油钻井液体系乳化剂优选的实验研究

水包油钻井液体系配制方法简单,抗温能力强,流动性好,滤失量低,稳定井壁能力较强,抗水油侵能力强,对储层伤害小,不影响电测和核磁测井,对环境污染小。乳化剂是决定形成何种类型乳状液的最重要因素,合理选择乳化剂是形成乳状液体系稳定的关键。文章对水包油钻井液体系的4种乳化剂FPR、AEO3、OP-10、T-60进行了电导率测定,粒度测定,静置观察实验,研究了FPR、AEO3、OP-10、T-604种乳化剂的稳定效果和乳化效果。研究发现,乳化剂FPR的乳化效果和稳定效果最佳,适合于配制水包油钻井液体系。