【7A文】钻井液和完井液化学—第七章 油基钻井液.ppt

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1、钻井液与完井液化学第七章油基钻井液油基钻井液油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。早在20世纪20年代，人们就曾使用原油作为钻井液以避免和减少钻井中各种复杂情况的发生。但在实践中发现使用原油有以下缺点：切力小，难以悬浮重晶石，滤失量大，以及原油中的易挥发组分容易引起火灾等。于是后来逐渐发展成为以柴油为连续相的两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。油基钻井液的发展阶段详见下表。油基钻井液油基钻井液由于目前全油基钻井液已较少使用，因此通常所说的油基钻井液主要指以柴油或低毒矿物油(白油)作为连续相的油包水乳化钻井液。油基钻井液的组成与性能1．基油在油包水乳

2、化钻井液中用做连续相的油称为基油。目前普通使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。柴油用做基油时应具备以下条件：(1)为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。(2)由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一股要求柴油的苯胺点在60℃以上。苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。(3)为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高．一、油基钻井液的组成及配制方法油基钻井液的组成与性能2．水相淡水、盐水或海水均可用做油基钻井液的水相。但通常使用

3、含一定量CaCl2或NaCl的盐水，其主要目的在于控制水相的活度，以防止或减弱泥页岩地层的水化膨胀．保证井壁稳定。油基钻井液的组成与性能3.乳化剂为了形成稳定的油包水乳化钻井液，必须正确地选择和使用乳化剂。一般认为乳化剂的作用机理是：(1)在油／水界面形成具有一定强度的吸附膜；(2)降低油水界面张力；(3)增加外相粘度。以上三方面均可阻止分散相液滴聚集变大，从而使乳状液保持稳定。其中又以吸附膜的强度最为重要，被认为是乳状液能否保持稳定的决定性因素。在油包水乳化钻井液中，常用的乳化剂有以下类型：(1)高级脂肪酸的二价金属皂，如硬脂酸钙；(2)烷基磺酸钙：(3)烷基

4、苯磺酸钙：(4)斯盘—80(或Span—80)，主要成分为山梨糖醇酐单油酸酯。此外，目前国内用于油包水乳化钻井液的乳化剂还有：环烷酸钙、石油磺酸铁、油酸、环烷酸酰胺和腐植酸酰胺等。油基钻井液的组成与性能油基钻井液的组成与性能油基钻井液的组成与性能4．润湿剂大多天然矿物是亲水的。当重晶石粉和钻屑等亲水的固体颗粒进入w/o型钻井液时，它们趋向于与水结合并发生聚结，引起高粘度和沉降，从而破坏乳状液的稳定性。润湿剂的加入使刚进入钻井液的重晶石和钻屑颗粒表面迅速转变为油湿，从而保证它们能较好地悬浮在油相中。油基钻井液的组成与性能5．亲油胶体习惯上将有机土、氧化沥青以及亲油

5、的褐煤粉、二氧化锰等分散在油包水乳化钻井液油相中的固体处理剂统称为亲油胶体，其主要作用是用做增粘剂和降滤失剂。其中使用最普通的是有机土，其次是氧化沥青。有了这两种处理剂，可以使油基钻井液的性能可以像水基钻井液那样很方便地随时进行必要的调整。油基钻井液的组成与性能石灰是油基钻井液中的必要组分，其主要作用有以下方面：(1)提供的Ca2+有利于二元金属皂的生成，从而保证所添加的乳化剂可充发挥其效能。(2)维持油基钻井液的pH值在8.5~10范围内以利于防止钻具腐蚀。(3)可有效地防止地层中CO2和H2S等酸性气体对钻井液的污染。6．石灰油基钻井液的组成与性能7．加重材

6、料重晶石粉在水基和油基钻井液中，都是最重要的加重材料。对于密度小于1.68g/cm3的油基钻井液，也可用碳酸钙作为加重材料,它的优点是比重晶石更容易被油所润湿，而且具有酸溶性，可兼作保护油气层的暂堵剂。油基钻井液的组成与性能8．推荐配方及其性能参数一种优质的油基钻井液的配方，是在对各种组分进行优化组合的基础上形成的。配方优化设计的基本原则是：(1)要有很强的针对性；(2)应能满足地质、钻井工程和保护油气层对钻井液各项性能指标的要求；(3)原料来源比较容易，且成本较低。油基钻井液的组成与性能油基钻井液的组成与性能大多数情况下，油基钻井液是在生产现场配制而成的。为了

7、能够形成稳定的油包水乳状液，在配制时必须按照一定的步骤和顺序将各种组分混合在一起。9．油基钻井液的配制油基钻井液的组成与性能二、油基钻井液的性能由于油基钻井液的连续相是油，因此在性能上与水基钻井液有较大区别：1．密度温度和压力对密度的影响：钻井液作为一种多相流体，既具有热膨胀性，又具有可压缩性，因此其密度是温度和压力的函数。密度的调控方法：通常使用的油基钻井液的密度为0.84~2.64g/cm3。最常用的加重材料是重晶石和碳酸钙。不使用加重材料，而采取调整油水比和改变水相密度的方法也能在一定程度上控制油基钻井液的密度。油基钻井液的组成与性能油包水乳化钻井液是水滴

8、和各种固相颗粒分散在油相