一种复合型油基钻井液用乳化剂的研制.docVIP

一种复合型油基钻井液用乳化剂的研制 　　摘 要：目前我国在开发页岩气及非常规气藏的过程中使用的油基钻井液主要是含土相油基钻井液，采用有机土作为增粘剂、悬浮重晶石。在应用过程中暴露出高密度条件下含土相油基钻井液流变性差、起下钻不畅、易粘卡等问题，亟需开发一种新型油基钻井液解决上述难题。为此研制出复合型乳化剂，围绕高性能的复合型乳化剂为核心构建无土相油基钻井液体系，解决了无土相体系电稳定性弱、悬浮稳定性差的技术难题。该体系流变性好，电稳定性强，配方简单，无须使用润湿剂，克服了以往高密度钻井液必须使用润湿剂、副乳化剂，体系配方复杂，在实际使用过程中操作维护繁琐等问题。打破了国外钻井液公司对油基钻井液核心处理剂的垄断，该体系的研制为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。 　　关键词：乳化剂；油基；钻井液；页岩气；无土相 　　中图分类号：TE254.4 文献标识码：A 　　目前我国在开发页岩气及非常规气藏的过程中使用的油基钻井液主要是含土相油基钻井液，采用有机土作为增粘剂、悬浮重晶石。在应用过程中暴露出高密度条件下流变性差、起下钻不畅、易粘卡引发井下复杂事故、固相含量高、当量循环密度高，易诱发井漏等难题，亟需开发一种新型油基钻井液解决上述难题。例如四川某区块JH-11井与QL-6井在钻遇高压层位压井时，诱发漏失，钻井液直接经济损失均超过600万元，JH-11井漏失油基钻井液450m3，处理复杂损失工时28天。QL-6井漏失油基钻井液520m3，处理复杂损失工时35天，井漏的同时也伴随严重得井控风险。 　　乳化剂是油基钻井液的核心处理剂，对于油基钻井液体系的性能好坏起着至关重要的作用。此前有土相油基钻井液体系用乳化剂用于无土相钻井液体系中普遍存在破乳电压低、高密度条件下流变性差、加重材料易沉降等缺点。并且目前国内的油基钻井液乳化剂均分为主乳化剂和副乳化剂，二者必须配合使用，同时高密度油基钻井液必须使用润湿剂对加重材料进行润湿防止加重材料沉淀，造成高密度钻井液体系配方复杂，在实际使用过程中操作维护繁琐，对现场操作人员的技术水平要求较高。我们以大分子量脂肪酸与有机胺的反应产物复配天然植物脂肪酸，研制出复合型乳化剂G326-HEM，以该乳化剂为核心，使用油溶性聚合物提高钻井液的黏度和切力，代替有机土构建了无土相油基钻井液体系。 　　1. 乳化剂的评价 　　由于复合型乳化剂G326-HEM不需要与副乳化剂复配使用，其自身具有对加重材料的润湿功能因此配制高密度油基钻井液也无须使用润湿剂，以该乳化剂为核心构建无土相油基体系，与以往含土相油基钻井液相比极大简化了体系配方。通过配方试验得到无土相油基钻井液基本配方：基础油+16%氯化钙盐水+复合型乳化剂G326-HEM+2.0%氢氧化钙+4.0%降滤失剂G328+1.0%增粘剂+0.5%提切剂+加重材料。 　　1.1 乳化剂的用量 　　在无土相油基钻井液中，由于没有有机土的协同作用，钻井液体系的电稳定性差，为此测试了复合型乳化剂G326-HEM加量与体系电稳定性能的关系，试验结果如图1所示。 　　当乳化剂加量为3%时，体系的破乳电压达到850V，已经能够满足需要，表明在无土相油基钻井液中即使没有有机土及其他副乳化剂的协同作用，复合型乳化剂G326-HEM也能起到良好的乳化效果。 　　1.2 乳化剂的润湿性能 　　选用市售SPAN-80作乳化剂，G326-HEM作为体系的润湿剂，测试了不同G326-HEM加量下密度为2.00g/cm3的钻井液在180℃*16h热滚后密度，以此考察乳化剂G326-HEM的润湿性能。试验结果如图2所示。 　　当G326-HEM加量低于1.0%时，重晶石没有完全被润湿，大量沉淀导致热滚后密度下降较多，测试流变性时六速仪转子上粘有大量重晶石，如图3所示。随着G326-HEM加量的增加，热滚后体系的密度也随着上升，测试流变性后六速仪转子仅沾有少量钻井液，如图4所示。表明G326-HEM对于加重材料的润湿性较好。当G326-HEM加量大于2%时，体系的密度增加趋缓，加量为2%时，热滚前后钻井液的密度分别为2.00g/cm3和1.96g/cm3，因此选用G326-HEM加量为2%～3%。 　　2. 钻井液体系的性能评价 　　2.1 不同密度下的流变性 　　按照无土相油基钻井液基本配方：基础油+16%氯化钙盐水+3.0%复合型乳化剂G326-HEM+2.0%氢氧化钙+4.0%降滤失剂G328+1.0%增粘剂+0.5%提切剂+加重材料。测试不同密度条件下无土相油基钻井液的流变性能，试验结果见表1。 　　由表1结果可知，随着油基钻井液密度的升高，粘切也相应升高，因此钻井液的油水比也应该升高，防止流变性过高。无土相油基钻井液密度可达2.40g/c