抗高温油基合成基钻井液用乳化剂的研制与性能评价.ppt

二、制备与表征 中国石油集团钻井工程技术研究院 中石化中原油田钻井院 二零一二年十一月 抗高温油基/合成基钻井液用乳化剂的研制和性能评价 汇报人：王茂功 主 要 内 容 制备与表征 性能评价 研究背景 总结 现场应用 油基合成基钻井液 良好的井壁稳定和页岩抑制性 润滑性好、机械钻速快 渗透率恢复值高、油层损害小 可回收利用，可较好控制钻井综合成本 高温高压深井 大斜度定向井 大位移水平井 超强水敏地层井 大位移水平井 超强水敏地层井 国内油基/合成基钻井液技术与国外相比还存在一定差距，特别是在关键处理剂乳化剂的研发与应用上。 国内乳化剂现状： 抗温能力差，180℃以上易受热分解失去作用； 加量大、效果低； 油基合成基钻井液现状： 抗温能力差，高温下钻井液体系流变性和电稳定性差； 重晶石沉降严重； 一、研究背景 亲水基团 有机胺DFN-2 亲油基团 反应活性基 有机酸DFA 反应活性基 + 有机胺DFN-1 高温搅拌 酰胺化反应 主乳DRIEMUL 辅乳DRICOAT 图1 主乳化剂制备示意图 图2为主辅乳化剂的FTIR谱图。如图所示：1780cm-1 (C=O asym. str.)，1710cm-1 (C=O sym. str.)和 1460cm-1 (C-N str.)为酰亚胺的特征峰，说明主辅乳化剂合成过程中发生了酰胺化反应，生成了具有多活性节点的梳型弧状乳化剂。 图2 主辅乳化剂的红外谱图 样品来源 表观粘度 （mpa.s） 塑性粘度 （mpa.s） 动切力 （Pa） 初/终切 （Pa） 破乳电压 （V） 高温高压滤失 （mL） MI 54 40 14 12/18 864 6.5 贝克休斯 52 40 12 10/15 715 7.6 哈里伯顿 53 39 14 11/17 832 6.8 中石油钻井院 56 40 16 12/19 1105 6.0 配方：340ml柴油+3%主乳化剂（12g）+3%辅乳化剂（12g）+60ml CaCl2水溶液+1.5%有机土（6g）+4%降滤失剂+2%CaO（8g）+960g重晶石 由表可知：与国外一流油基钻井液服务公司乳化剂相比，在220℃高温时，自制乳化剂具有更加优良的抗高温性能。 密度：2.0g/cm3；油水比：85:15；主、辅乳化剂配比：1:1；热滚220℃×16h。 抗高温性能 三、性能评价 0.586 0.254 动塑比 10/12 20.5 35 55.5 1.7 中石油钻井院 4.5/7 17 67 84 1.7 国内乳化剂样品 初/终切 （Pa/Pa） 动切力 （Pa） 塑性粘度 （mPa.s） 表观粘度 （mPa.s） 密度 （g/cm3） 乳化剂 改善流变性能 由表可知：自制乳化剂可降低油基钻井液体系塑性粘度、提高其动切力和钻井液体系的动塑比，显著改善井浆的流型。 0.286 3.5/5 8 28 36 130℃/32h 0.357 5/6.5 10 28 38 130℃/16h 井浆+2%主乳（中石油） 0.183 3/4.5 5.5 30 35.5 130℃/32h 0.156 3.5/5 5 32 37 130℃/16h 井浆+1%主乳（中石油） 0.134 2/7 5.5 41 46.5 130℃/32h 0.088 2/5.5 3 34 37 130℃/16h 白-平2HF井油基钻井液井浆 动塑比 初/终切 （Pa/Pa） 动切力 （Pa） 塑性粘度 （mPa.s） 表观粘度 （mPa.s） 实验条件 配方 三、性能评价 0.01 0.414 7/8.5 14.5 35 2%主乳DRIEMUL+ 3%主乳（中原）+0.5%辅乳（中原） 0.01 0.452 7/8.5 14 31 5%主乳DRIEMUL +0.5%辅乳DRICOAT 密度差 （g/cm3） 动塑比 初/终切 （Pa/Pa） 塑性粘度 （mPa.s） 表观粘度 （mPa.s） 乳化剂比例 悬浮重晶石性能 由表可知：经过130℃/72h高温静置老化后，体系性能稳定，悬浮性能良好，钻井液上下密度差为0.01 g/cm3，重晶石未沉淀。 三、性能评价 钻井液体系 性能指标 油水比 密度 表观粘度 （mpa.s） 塑性粘度 （mpa.s） 动切力 （Pa） 初/终切 （Pa） 破乳电压 （V） 高温高压滤失 （mL） 柴油基钻 井液体系 150℃ 80:20 1.5 41 30 11 9/13 1568 1.7 180℃ 80:20 1.8 47 34 13 10/15 1302 4.6 200℃ 85:15 2.0 56 40 16 12/19 1105 6.0 220℃ 90:10 2.3 82 64 18 15/23 1017