一种新型油包水钻井液乳化剂的研究与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第30卷第2期钻井液与完井液V_o1．30NO．22013年3月DRILLINGFLUID&CoMPLET10NFLUIDMar．20l3【理论研究与应用技术】一种新型油包水钻井液乳化剂的研究与应用闫晶，刘永贵，张坤，刘振华，宋涛(大庆钻探工程公司钻井程技术研究院，黑龙江大庆)闰晶等．一种新型油包水钻井液乳化剂的研究与应用[J]．钻井液与完井液，2013，30(2)：1214，17．摘要利用N，N一二甲基1，3一丙二胺、脂肪酸、脂肪胺和环氧氯丙烷合成出Gemini阳离子表面活性剂，作为新型油

2、包水钻井液用主乳化剂(代号为DQGC)，DQGC具有极强的表面活性，可以形成致密的油水界面膜，在相对较小加量下既具有较高的破乳电压(大干l000V)，同时可以润湿重晶石粉和岩屑等固相。使用DQGC研制出的新型油包水钻井液，在XS平1、$25平1、PF平84井进行了现场试验，表现出低黏高切的良好流变性，以及携屑能力、电稳定性和滤失造壁性强等优点，动塑比维持在0．4Pa／mPa·S以上，满足了复杂结构井的钻探需求，可替代国外油包水钻井液乳化剂。关键词阳离子表面活性剂；油包水钻井液；乳化剂；携屑能力中图分类号：TE254．4文献标识

3、码：A文章编号中国常用的油包水钻井液乳化剂主要有高级脂(HLB值为3～6)，辅助乳化剂亲水(HLB值为肪酸的二价金属皂、Span80、油酸、环烷酸酰胺、7～9)，主、辅乳化剂复配可以调节乳化剂混合物环烷酸钙、石油磺酸铁、腐植酸酰胺等[1]。国外油的亲油亲水平衡值在4左右，以达到较好的乳化效包水钻井液乳化剂主要为脂肪酸的胺类衍生物或聚果。同时，辅助乳化剂可以弥补主乳化剂亲洫过酰胺类表面活性剂，参考其分子类型，设计合成了强的不足，使乳化水滴一辅助乳化剂亲水头基、辅Gemini表面活性剂作为油包水钻井液主乳化剂(代助乳化剂亲油链主乳

4、化剂亲油链．油相，这4者号为DQGC)，其表面活性较强，可以大大降低油之间由于极性相同而相吸以及结构相似而相亲，从水界面张力，同时由于联接基团将2个亲水基团连而形成较为稳定的乳状液滴[3】。然而，相邻乳化剂接在一起，因此可以形成更致密的油水界面膜，提分子的亲水头基间存在电荷斥力和水化引起的分高乳状液稳定性[2]。在此基础上研制出了新型油包离倾向，使得乳化剂在油水界面上难以紧密排列，水钻井液体系，并进行了现场试验应用。界面膜厚度和强度不足，造成乳化剂表面活性偏低，乳化效果不理想，以及乳化剂加量大、成本高等1乳化剂分子设计及其合成

5、问题。针对上述问题，需要研制出一种高效乳化剂。1．1乳化剂分子结构设计Gemini表面活性剂的2个亲水活性头之间由短碳链在油包水逆乳化钻井液体系中，乳状液滴的界相连，亲水头基受到刚性碳链的约束，克服了2个面膜厚度和强度是其保持稳定的关键，而形成致密极性头基之问的斥力，使乳化剂可以更紧密地排列且强度高的乳状液膜主要依赖于体系中所使用的乳在乳化液滴上，牢固地吸附微小水珠，从而获得更化剂。大的界面强度，提高了乳化稳定性；与单链表面活传统的油包水钻井液其主乳化剂的亲油性强性剂复配亦能产生较好的协同效应，具有良好的钙第一作者简介：闫晶，

6、工程师，油气井工程专业硕士研究生，现在从事钻井液科研技术攻关工作。地址：黑龙江省大庆市八百垧大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院钻井液技术研究所；邮政编码163413；电话13936721441；E—mail：yanjing568@163．corn。学兔兔www.xuetutu.com第30卷第2期闫晶等：一种新型油包水钻井液乳化剂的研究与应用l3皂分散性，兼具润湿功能，可作为高效乳化剂应用2新型油包水钻井液体系研究于油包水钻井液体系中M】。同时，Gemini表面活性2．1乳化剂加量优选剂具有特殊的相行为，静止时以复杂堆砌的多孔

7、结构存在，当剪切速度增加时，会逐渐向平滑的片状配制油水比为80：20的油包水钻井液，氯化结构过渡、转变，因而使钻井液体系表现出良好的钙盐水浓度为20％，有机土、降滤失剂和石灰加量低黏高切的流变性。分别为3．0％、4．0％和1．5％。DQGC与DQNS加量之比为3．1：1．0，实验数据如图2所示。1．2乳化剂的合成DQNS／％Gemini表面活性剂同样分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型。目前对Gemini阳离子型表面活性剂的合成研究较成熟，其胺类表面活性剂可以形成具有一定黏弹性的界面膜，降低界面张力，而且季铵盐型表面活

8、性剂对pH值不敏感，因此，设计合成双子季铵盐型表面活性剂作为油包水钻井液乳化剂，其分子结构见图1。DQGC／％图2新型油包水钻井液乳化剂加量对破乳电压的影响A。从图2看出，随着乳化剂加量的增加，电稳定性增强，乳化剂加量为2．5％和0．8％时，钻井液破(CH2)。乳电压增长的最