抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第6期钻井液与完井液V_01．29No．62012丘l1月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDNOV．20l2【理论研究与应用技术】抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价王茂功，徐显广，苑旭波(中国石油集团钻井工程技术研究院，北京)王茂功等．抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价[J]．钻井液与完井液，2012，29(6)：4-5，9．摘要利用与气制油具有较好互溶性的有机酸NAA分别与具有多反应节点的链状有机胺NAM．1和NAM一2发生酰胺化反应，制备了气制油基钻井液用抗高温主、辅乳化利。采用

2、FTIR、乳化率、电稳定性和气制油钻井液配方对主、辅乳化剂进行了表征和性能评价，结果表明：在主、辅乳化剂的合成过程中发生了酰胺化反应．该梳型弧状乳化剂分子量较传统的乳化剂大幅度增大；主、辅乳化剂总加量为2％(配比为1：1)时配制的气制油包水乳液，在220oC的高温条件下乳化率为83％，破乳电压为508V；主、辅乳化剂加量均为25kg／m时配制的密度为2-3g／cm的气制油基钻井液，在温度为220℃时破乳电压为1048V。说明制备的乳化剂具有良好的乳化和抗高温性能。关键词乳化剂；气制油；合成基；抗高温；高密度中图分类号：TE254．4文献标识码：A文章编号：1001—56

3、20(2012)06．0004—02气制油合成基钻井液与低毒矿物油基钻井剂。主乳化剂的合成示意图见图1，辅乳化剂的合液相比，具有运动黏度低、钻速快、环境保护成示意图与之类似。性好等优势，因此得到了广泛的研究和应用[1-4]。随着常规油气资源的不断减少，石油勘探开发不断亲油罄闭、麻活性蕊威}再性芝t／’●．-I椠7k盛i．-I綮水lL-订机媛有机胺向深层钻进，这对气制油合成基钻井液的抗温性能提出了更高的要求。乳化剂是气制油合成基钻井高漱搅摊8酰胺化反成液中的关键组分，然而大部分乳化剂在温度大于删乳删180℃时会受热分解失去作用，造成气制油钻井液体系的电稳定性大幅度下降、重

4、晶石沉淀，严重影图1主乳化剂合成示意图响体系的整体性能。目前，还未见到有关抗高温气制油合成基钻井液乳化剂的相关文献报道，因此对2乳化剂的表征与性能测定抗高温气制油基钻井液用乳化剂进行了研究。2．1乳化剂的红外谱图分析采用ThermoNicoletNEXUS型红外光谱仪对1乳化剂的制备主、辅乳化剂进行红外谱图分析，结果见图2。如按照一定比例，将与气制油具有较好溶合性图所示：1780cm(C二O)，1710cm(C二O)的有机酸NAA和具有多反应节点的链状有机胺和1460cm(C—N)为酰亚胺的特征峰，说明主、NAM．1(或NAM一2)加入到四口烧瓶中，于一定辅乳化剂合成过

5、程中发生了酰胺化反应，生成了具温度下发生酰胺化反应，生成主乳化剂(或辅乳化有多活性节点的梳型弧状乳化剂。基金项目：中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目《复杂地质条件下深井钻完井液新技术研究与现场试验》课题五《油基合成基钻井液技术研究及现场试验》(2011F．29)；国家科技重大专项课题《复杂地质条件下深井钻井液与高温高压固井技术研究》(2011ZX05021—004o第一作者简介：王茂功，高级工程师，1977年生，毕业于天津大学高分子专业，现在从事油基钻井液技术研究工作。地址：北京市海淀区学院路2O号实验区5区515室；邮政编码100083；电话18911017

6、188；E-mml：wangrng_6fi@cnpc．com．cn。学兔兔www.xuetutu.com第29卷第6期王茂功等：抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价5il710cIll八178A0cm“亍oc／、j辅乳_删一／I一乙、J、、一～⋯4Oo03500300025oo20o0150o1000500波数c‘图3主、辅乳化剂复合膜片段示意图图2主、辅乳化剂的红外谱图2．3乳化剂在抗高温气制油钻井液中的性能2．2主、辅乳化剂的耐温性评价气制油包水钻井液配方如下。在高搅杯中加入240mL气制油，然后分别加(0．32～0．36)1TI气制油+(0．08～0．04

7、)1TI水+入3g主乳化剂和3g辅乳化剂，在11000r／min下(15～25)kg／m主乳化剂+(15～25)kg／m辅乳化剂高速搅拌20min后，加入20％(m／的CaC1：水溶+(6～12)kg／m有机土+(20～25)kg／m降滤失剂液60mL，高速搅拌20min后测定破乳电压，取+(18～3o)kg／m氯化钙+12kg／m石灰+重晶石5次测定的平均值。然后将乳状液高速搅拌5min，表2为乳化剂在高温高密度气制油包水钻井液倒人500mL量筒中，静置1h，观察分离出的油层中的性能评价结果。由此可知，气制油包水钻井液体积(mL)，按下