油基泡沫钻井流体稳定机理研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第5期钻井液与完井液V_o1．29No．52012年9月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDSept．2012【理论研究与应用技术】油基泡沫钻井流体稳定机理研究何秀娟，李应成，高磊，沈之芹，沙鸥(中国石化集团公司三采用表面活性剂重点实验室·中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，上海)何秀娟等．油基泡沫钻井流体稳定机理研究[J]．钻井液与完井液，2012，29(5)：1-5．摘要采用表面张力、黏度、界面膜流变性能、分子模拟等方法研究了不同类型表面活性剂在空气／白油表面的吸附行为和界面层的性质

2、，通过对泡沫表观性能、液膜流变性质、微观分子模拟等研究结果的关联分析，讨论了油基泡沫的稳定机理。研究结果表明，椰油二乙醇酰胺、司盘80、长链烷基苯磺酸(C20．24)以反胶束的形式吸附在界面下层，很难有效降低表面张力，只能在外力的作用下形成瞬态泡沫；氟表面活性剂和自制的SH—OF．1在泡沫形成时可以吸附到表面定向排列，降低表面张力，形成相对稳定的泡沫；氟表面活性剂泡沫液膜呈现出较高的弹性性质，表面黏性不够，使得其抗扰动能力稍差，而SH—OF一1由于同时具有黏弹性能，因而表现出更好的泡沫稳定性。关键词油基泡沫；稳定机理；表面张力；界面流变；分子动力学模拟中图分类

3、号：TE254_3文献标识码：A文章编号：1001．5620(2012)05．0001．05目前常规的泡沫钻井液[1-3]大多是以水相为连表面活性剂，具有良好的油溶性和热稳定性)、失续介质，依靠发泡剂的作用，通过与空气混合来形水山梨醇油酸酯(司盘8O)、椰油二乙醇酰胺、长成泡沫，由于基液密度高，体系密度的降低程度受链烷基苯磺酸(C20．24)、氟表面活性剂F(杜邦)。客观条件的限制，特别是在一些低压深井地区，钻1．2实验内容井液稳定性受到较大的影响，而且在水敏性强的低1．2．1发泡体积和半衰期测定压储层容易造成泥页岩水化膨胀，在油层使用水基实验采用高速电动搅拌

4、器搅拌发泡，制备油基泡沫钻井流体，易造成储层损害，限制了该技术的泡沫。测定步骤如下：将1．5g发泡剂加人到150应用。针对上述问题，国外开展了油基泡沫钻井流mL白油中，搅拌溶解，配制基液，将配好的基液体技术现场试验研究[4-51，取得了良好的效果，而倒入高搅杯中，以11000r／min的转速高速搅拌基中国目前这方面研究较少，尤其是关于油基泡沫稳液，1min后倒人量筒中，观察起泡高度和泡沫的定机理的研究，国内外更是鲜有报道。针对油基泡衰减，记录半衰期。沫钻井流体开展了泡沫性能研究，采用表面张力、1．2．2液相黏度和泡沫黏度测定界面黏弹性和分子模拟等手段研究了不同

5、表面活性在250mL白油中加入1％发泡剂，高速搅拌1剂在空气／油界面吸附行为和界面层的性质，并提min，用LVDV-II+型旋转黏度计测定油基泡沫流出了油基泡沫的稳定机理。体在室温时的黏度，记录该黏度随时间的变化曲线1实验部分(2号转子)。待溶液消泡后，改用六速黏度计测定溶液表观黏度和塑性黏度。1．1实验试剂1．2．3表面张力测定5白油、油基泡沫剂SH．OF．1(自制，特种硅用吊环法测量平衡表面张力，采用JYW-200B基金项目：中国石油化工股份有限公司资助项目(210026)。第一作者简介：何秀娟，工程师，1985年生，2008年获山东大学硕士学位，主要从事

6、钻井助剂和油田助剂的研究与应用工作。地址：上海市浦东新区浦东北路1658号；邮政编码201208；电话(021)68462197—6604；E-mail：hexj．sshy@sinopec．com。学兔兔www.xuetutu.com2钻井液与完井液2012年9月自动张力仪(承德试验机有限责任公司)。表l不同油基泡沫剂发泡体积和半衰期对比1．2．4界面膜流变性能测定采用法国I．T．Concept公司生产的Tracker全自动液滴界面流变仪。当气泡在扩张压缩条件下变形时，便产生阻止表面变化的阻力，从而产生界面黏性和弹性响应，界面黏弹模量E(mN／m)定义为界面张

7、力与界面面积相对变化的比值：从表1可以看出，碳氢表面活性剂椰油二乙醇E=dT／()=dT／d(1nA)(1)酰胺、司盘80和长链烷基苯磺酸发泡体积都在100当界面面积正弦变化时，任何时刻的界面流变mL以下，半衰期小于0．5min；氟表面活性剂F和都可以用FOURRIER分析，界面面积形变是自制发泡剂SH—OF一1的起泡能力和泡沫稳定性比3输入值，界面张力y是输出结果，分析结果为界面个油溶性碳氢表面活性剂有很大程度地提高，起泡黏弹模量E。由于模量中黏性部分的存在，表面张量均大于200mL，SH—OF．1拥有更好的泡沫稳定性。力与界面面积相对变化之间存在着一定的相

8、位差，关于油基泡沫的起泡和稳定机理，文