第七章油基鉆井液

第七章油基鉆井液《鉆井液工藝原理》講義前言一、油基鉆井液：以油為連續(xù)相的鉆井液。成本高污染環(huán)境鉆速低有利于井壁穩(wěn)定抗污染能力強(qiáng)潤滑性好對(duì)油氣層損害小抗高溫優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)二、油基鉆井液特點(diǎn)三、油基鉆井液發(fā)展第一節(jié)油基鉆井液組成與性能一、油基鉆井液組成1、油相（1）柴油

①閃點(diǎn)和燃點(diǎn)分別在82℃和93以上℃，確保安全；

②苯胺點(diǎn)在60℃

以上，控制芳烴含量，減少對(duì)橡膠部件的腐蝕；

苯胺點(diǎn)：等體積的油與苯胺（芳烴）相互溶解時(shí)的最低溫度苯胺點(diǎn)芳烴含量

③粘度適宜，以有利于流變性控制

（2）低毒礦物油2、水相淡水、鹽水、海水。3、乳化劑作用：維持油包水（W/O）或水包油（O/W）乳狀液的穩(wěn)定性作用機(jī)理降低界面張力在油/水界面上形成具有一定強(qiáng)度的吸附膜增加外相粘度

(1)以空間構(gòu)型為依據(jù)選擇乳化劑乳化劑的空間構(gòu)型：主要指乳化劑分子極性基團(tuán)截面積直徑

d極和非極性集團(tuán)截面積直徑d非極的大小。乳狀液類型判斷：

d極>d非極易形成O/W型

d極<d非極易形成W/O型HLB：親油親水平衡值；HLB值越大，親水性越強(qiáng)，越有利于形成O/W型乳狀液。HLB值的選擇：HLB=4-6，適于作W/O型乳化劑

HLB=8-18，適于作O/W型乳化劑

(2)以HLB為依據(jù)選擇乳化劑4、潤濕劑作用：把原來親水的固體表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，有利于親水性固體在油相中懸浮。作用原理（潤濕反轉(zhuǎn)）：潤濕劑為具有兩親結(jié)構(gòu)的表面活性劑，分子中親水的一端與固體表面有很強(qiáng)的親合力，吸附在固體的表面，并將親油端指向油相時(shí)，原來親水的固體表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油。5、親油膠體定義：分散在W/O乳化鉆井液油相中的固體處理劑（有機(jī)土、氧化瀝青、親油褐煤粉等）。作用：增粘與降濾失。有機(jī)土：親水的膨潤土+季胺鹽類陽離子表面活性劑親油粘土。氧化瀝青：石油瀝青經(jīng)加熱吹氣氧化處理后與一定比例的

石灰混合而成的產(chǎn)品。（1）提供Ca2+有利于二元金屬皂的生成和W/O乳狀液的穩(wěn)定。（2）維持鉆井液PH=8.5-10，防止鉆具腐蝕。（3）防止酸性氣體（H2S和CO2）污染鉆井液Ca(OH)2+H2SCaS+2H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O6、石灰重晶石粉在水基和油基鉆井液中，都是最重要的加重材料。對(duì)于油基鉆井液，加重前應(yīng)注童調(diào)整好各項(xiàng)性能，油水比不宜過大，井適當(dāng)?shù)囟嗉尤胍恍櫇駝┖腿榛瘎?，使重晶石加人后，能及時(shí)地將其顆粒從親水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，從而能夠較好地分散和懸浮在鉆井液中。7、加重材料對(duì)于密度小于l.68g／cm3的油基鉆井液，也可用碳酸鈣作為加重材料。雖然其密度只有2.7g／cm3，比重晶石低得多，但它的優(yōu)點(diǎn)是比重晶石更容易被油所潤濕，而且具有酸溶性，可兼作保護(hù)抽氣層的暫堵劑。二、油基鉆井液性能1、固相含量在滿足鉆井液流變性和濾失造壁性前提下，固相含量盡量少。2、流變性影響W/O乳化鉆井液的粘度與切力的因素：親油膠體、油水比、溫度與壓力。增粘機(jī)理：親油膠體與水滴之間相互作用，形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

W/O乳化鉆井液動(dòng)切力τ0取決于：W/O體系中親油膠體和水滴的數(shù)量，以及兩者的相互作用力大小。(1)親油膠體與油水比(2)溫度和壓力對(duì)流變性影響在實(shí)際鉆井過程中，井內(nèi)鉆井液所承受的溫度和壓力同時(shí)隨井深增加而升高。一方面溫度升高使油包水乳化鉆井液表現(xiàn)粘度降低，另一方面壓力升高使其表觀粘度增大。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，常溫下壓力對(duì)表觀粘度的影響確實(shí)很大，但隨著溫度升高，壓力的影響逐淅減小。當(dāng)鉆至深部地層時(shí)，雖然井下高溫引起的表觀粘度降低會(huì)從壓力因素中得到部分補(bǔ)償，但總的效果是，溫度的影響明顯超過了壓力的影響．3、濾失量W/O乳化鉆井液：API濾失量≈0，HTHP濾失量<10ml。低膠質(zhì)W/O乳化鉆井液：API濾失量<10ml，HTHP濾失量<40ml。特點(diǎn)：濾液是油而且濾液量低。原因：（1）親油膠體形成致密泥餅；（2）乳化水滴的堵孔作用（3）水相的高含鹽量有效地降低了水向井壁巖石的滲透。破乳電壓：使乳狀液破乳或使水滴聚結(jié)合并形成電流通路所需的最低電壓。破乳電壓越高，乳狀液越穩(wěn)定。乳化穩(wěn)定性影響因素：

（1）電解質(zhì)濃度：水相電解質(zhì)濃度愈高，水的導(dǎo)電性愈好，破乳電壓降低；4、乳化穩(wěn)定性

（2）水含量：水相增加，水滴間的平均距離縮短，電流易于擊穿，也容易合并成電流通路，因而降低電穩(wěn)定性；

（3）水潤濕的固體：水潤濕固體形成大的水滴，因而降低電穩(wěn)定性；

（4）水珠大?。核斡?，乳狀液的穩(wěn)定性越差，一般要求保持在3-5μm;

（5）溫度：溫度升高，乳狀液的穩(wěn)定性變差。第二節(jié)活度平衡的W/O乳化鉆井液二、濾失量影響因素：一、活度平衡：指通過增加水相中無機(jī)鹽的濃度，使鉆井液和地層水的活度相等，從而達(dá)到阻止泥漿中的水向地層運(yùn)移的目的。濾失方程：1、降低K使用具有封堵作用的處理劑，如瀝青類產(chǎn)品，具有濁點(diǎn)行為的多元醇等。2、增加濾液粘度3、降低△P二、濾失量影響因素（1）Pm-PS取決于泥漿壓力與地層孔隙壓力之差；（2）RTln(am/as)/V(滲透壓)取決于泥漿水活度am與地層水活度as之比值。顯然，在泥漿密度一定的情況下，可通過調(diào)節(jié)鉆井液活度來控制△P，進(jìn)而控制濾失量大小。

△P=（Pm-Ps）+RTln(am/as)/V若am>as,，則滲透壓>0，滲透壓的存在使?jié)B濾壓差△P增大。若am=as,，則滲透壓=0