新型油基鉆井液體系的研究

張世亮 侯穎 劉興峰

摘 要：現(xiàn)如今，由于開采油氣井類型的限制，油基鉆井液越來越受到人們的青睞，本文通過對有機土、乳化劑、潤濕劑等的研究，研制了新型油基鉆井液配方，通過實驗證明，該鉆井液井漿回收率達到80% 以上，破乳電壓均≥2 000 V，抗高溫能力強，并且對油層污染很小。

關(guān) 鍵 詞：鉆井液；油基；乳化劑；潤濕劑；降濾失劑

中圖分類號：TE 357 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1800-03

Abstract： Nowadays， because of the limitation of the type of oil and gas wells， the oil-based drilling fluid has become more and more popular. In this paper， a new type of oil based drilling fluid formulation was developed through study of organic clay， emulsifier， wetting agent and so on. The experiments have proved that recovery rate of drilling fluid slurry can be more than 80%； breaking voltage≥2 000 V； anti high temperature ability and anti drilling cuttings pollution capacity is very strong； and the oil layer pollution is very small..

Key words： drilling fluid； oil-based； emulsifier； wetting agent； filtrate reducer

現(xiàn)如今，隨著油氣的不斷開采，新開采的地層地質(zhì)條件變得越來與復(fù)雜，所以對鉆井液的要求也越來越高，全油基鉆井液與以往的鉆井液相比有更好的抗污染能力、具有較好的潤滑性、熱穩(wěn)定性以及較強的抑制性[1]；大大降低了井壁坍塌、縮徑等一些復(fù)雜情況的發(fā)生幾率，能夠很好的應(yīng)用到抗高溫高密度深井、超深井、定向井、大位移井等特殊工藝井的鉆探中，并能夠有效地防止井壁失穩(wěn)。

本文通過對膨潤土的研制以及對乳化劑、潤濕劑和降濾失劑的優(yōu)選自主研發(fā)出新型油基鉆井液體系。

1 有機土的制備

有機膨潤土對鉆井液的流變性以及濾失性有直接的影響，有機土的制備方法有濕法、預(yù)凝膠法、干法三種方法[2]。

1.1 制備步驟

有機膨潤土的制備步驟建圖1。

通過上述實驗步驟研制出油基鉆井液所用的有機土。

1.2 有機土性能評價

把配制出的有機土分別在室溫、150、200、220 ℃下熱滾2 4 h，觀察其性能，如表1所示。

從表1可以看出，當(dāng)溫度達到200 ℃以后，有機土的膠體率、表觀粘度以及動切力均保持不變，由此可以說明新制備出的有機土有很好的抗高溫能力。

2 優(yōu)選鉆井液中的乳化劑

對于乳化劑有以下幾點作用機理[3]：首先，能夠形成一定強度的保護膜，這種保護膜是在油、水界面形成的；其次，能夠很好的降低油水界面的張力；再次，乳化劑能夠增加外相粘度。其中，能否保持乳狀液穩(wěn)定性的決定因素是吸附膜的強度。在油基鉆井液中選用復(fù)合乳化劑能提高鉆井液的性能，所以我們選取兩種乳化劑S P-80（失水山梨醇單油酸脂）和TW-80（聚氧乙稀失水山梨醇單油酸脂）。S P-80是高級親油性乳化劑，HLB=4.3 ，性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，用它作為復(fù)合乳化劑的基體；TW-80 是親水性乳化劑，HLB=15 ，它與SP-80 有相同的親油基，因此二者混合有很好的協(xié)調(diào)性、并且能使乳化性增強（表2）。

由表2可知加量為3%的復(fù)合乳化劑SP-80+TW-80 比例為4： 1 時效果最佳。

3 潤濕劑優(yōu)選

實驗選取了W ETA-1潤濕劑，并且對這種潤濕劑的性能進行了評價（表3）。

加入0.4% 潤濕劑就可改善鉆井液的流變性，因此選擇0.4% 的WETA-1作為潤濕劑。

4 降濾失劑優(yōu)選

通過在油基鉆井液體系中加入兩種降濾失劑[4] ，改性樹脂類Ⅱ和合成樹脂類，來分別評價這兩種降濾失劑的降濾失效果，如表4所示。

通過表4不難看出，在油基鉆井液中加入改性樹脂類Ⅱ能夠使濾失量在高溫高壓的情況下小于7 mL，所以選用這種降濾失劑。

最終確定新型油基鉆井液配方：基礎(chǔ)油+有機土+ 3 %10 g 復(fù)合乳化劑（S P-80+TW-80）+0.4%潤濕劑（W ETA-1）+3 % 降濾失劑（改性樹脂類Ⅱ）+氧化鈣+ 重晶石。

5 新型油基鉆井液性能評價

5.1 抑制性評價

鉆井液的抑制性能直接影響井壁穩(wěn)定性[5]，其中回收率是抑制性的衡量標(biāo)準(zhǔn)。把1 0% 過6～10 目的鉆屑加入到清水和不同配方的鉆井液中，熱滾24 h，測量相同溫度下鉆井液的回收率（表5）。

從表5可以看出，3號新型油基鉆井液的井漿回收率達到8 0.73%，能夠滿足相關(guān)要求

5.2 穩(wěn)定性評價[6]

把密度分別為1.4，1.6，1.8 g/cm3 的油機鉆井液在溫度為1 00和2 00 ℃下老化24 h，測量其穩(wěn)定性（表6）。

從表6 可以看出，不同密度下油基鉆井液的破乳電壓均≥ 2 000 V，說明有很好的穩(wěn)定性

5.3 潤滑性評價

選取氣制油鉆井液、柴油鉆井液和油基鉆井液通過三種鉆井液的泥餅黏附系數(shù)和E-P 極壓值的對比來評定鉆井液的潤滑性（表7） [7，8]

從表7不難看出新型油基鉆井液的潤滑性能明顯優(yōu)于其它兩種鉆井液。

5.4 儲層保護評價

選用三種鉆井液的對比試驗來評價儲層保護，分別是氣制油鉆井液、柴油鉆井液、以及新型油基鉆井液，通過下表的實驗數(shù)據(jù)可以看出新型油基鉆井液的滲透率恢復(fù)值達到9 0 % 以上，能夠減小油層污染（表8）[9]。

6 結(jié) 論

通過對有機土的制備、乳化劑、潤濕劑的優(yōu)選，以及降濾失劑的優(yōu)選，確定油基鉆井液體系基本配方為：基礎(chǔ)油+ 有機土+3 %10g復(fù)合乳化劑（S P-80+TW-80 ）+ 0 .4% 潤濕劑（W ETA-1）+3% 降濾失劑（改性樹脂類Ⅱ）+氧化鈣+重晶石。

通過對油基鉆井液的性能評價，說明鉆井液具有很強的抑制性、很好的穩(wěn)定性、潤濕性較好并且能夠很好的保護油氣層。

參考文獻：

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