植物油全油基钻井液研究.pdf

第31卷第6期
并与并
Vol 31 No6
2014年11月
DRILLING FLUID COMPLETION FLUID
Nov.2014
doi:10.39695.issa.1001-5620.2014.06.007
植物沺全油基钴井液研究
张洁,李英敏,杨海军,冯杰,李彦琴,赵志良
(中国石油钻井工程技术研究院,北京)
张洁等植物油全油基锆井液研究[钻井液与完井液,2014,31(6):24-27
摘要植物油的主要成分是脂肪酸甘油酯,化学活性强,其油基钻井液的配套处理剂需重新研究。通过分析4种
有机土在植物油中的90min和4h成胶情况及其对植物油基钴井液性能的影响,对有机土进行了优选;自行研制了新
型乳化剂和降滤失剂,并与其他产品进行了对比评价。由植物油水解产物高级脂肪酸混合物和具有多反应节点的多元
醇在一定条件下反应,合成一种乳化剂,其乳化效率高,抑制水解效果好,热滚前后流变性較好,综合性能较好。自
制一种液体降滤失剂,其主要成分是大分子胶团化合物和腐植酸酰胺,具有较好的降漶失效果,且能明显改善动塑比
提高乳液稳定性,而且已经实现工业化生产。经过大量性能评价实验及正交实验,形成了一套抗150℃高混的植物油
全油基钻井液,其配方为:基液(植物油:2096CaCl2)-95:5)+3%乳化剂+2%有机土+4%降漶失剂+1%CaO+重晶石。
通过抗污染实验证明,该体系有很好的抗水、土和石膏污染能力,能够满足现场应用需求,具有很好的应用前景。
关键词全油基钴井液;植物油;环境保护;钻井液添加剂;合成
中图分类号:TE254.3
文献标识码:A
文章编号:1001-5620(2014)06-0024-04
油基铦井液普遍应用于页岩、高温酸性地层、大搅拌下加入有机土,搅拌5min;用注射器加入乳化剂,
段盐膏层、大位移井等,但不利于环境保护,因此制继续高速搅拌5min;缓慢地加人20%氯化钙水溶液,
约了其使用?。国内外自20世纪80年代以来,相继续高速搅拌20min,在高速搅拌下加入氧化钙和
继开发出环境保护性能好且可生物降解的植物油基钻降滤失剂,然后高速搅拌20min;最后在高速搅拌
井液体系,如 Baroid公司的 Baroid Petrofree 1体系下加入重晶石,继续高速搅拌40min;将配制的钻
和LVC8体系、 INTEQ钴井液公司的酯基钻井液体井液在150℃下高温老化16h,然后再高速搅拌20
系及MI公司的 ECOGREEN体系?,以及国内学min。分别测定热滚前及热滚后的破乳电压、流变性
者研制的生物柴油基钻井液体系门。其基础油均采用API滤失量及高温高压滤失量。
从植物油处理提取的脂肪酸单脂,具有安全环保、毒
2)有机土的评价方法。选择3种有机土,植物
性小,含油钻屑可生物降解,基础油成分单一,抗水油作为基础油,按钴井液用乳化剂评价程序SY/T
解、抗温性能较好等优点,大量应用于环境保护要求6615-2005中的附录B(钻井液用有机土技术要求)
级别高的墨西哥湾以及揶威海域?,但其基础油价进行有机土的评价筛选实验。
格非常昂贵,未能在国内推广应用。笔者采用价钱低
3)乳化剂的评价方法。选择5种乳化剂,采用
廉的植物毛油为原料,通过研发抑制植物油水解的配以下配方评价:基液(植物油:20%CaCl2=95:5)+3%
套处理剂,形成了一套植物油基钻井液体系。
乳化剂(1、2、3、4“、5(自制)+2%有机土(1)
+4%降滤失剂(天然沥青)+1%CaO+重晶石(加重至
1实硷部分
12g/cm3),通过综合比较流变性、破乳电压、滤失
性能等参数优选出最佳乳化剂。
1)植物油全油基钻井液配制方法。取植物油加
4)降滤失剂的评价方法。选择3种降滤失剂
人搅拌杯,以12000rmin的转速高速搅拌;在高速采用以下配方评价:基液(植物油:20%6CaCl2-95:5)
基金项目:国家863项目“海上大位移井钻井液关键技术研究”部分研究成果(2012AA091502)。
第一作者简介:张洁,1985年生,2009年获中国石油勘探开发研究院研究生部硕士学位,现主要从事钴井液与储层保护研
究。地址:北京市朝阳区北辰东路8号北辰时代大厦919室;邯政编码100101;电话;E-mail:zhangjiedri(@cnpc.com,cn。
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张洁等:植物油全油基钻井液研究
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+3%乳化剂(5)+2%有机土(1")+4%降滤失剂(1、(10~64.8mL),4“乳化剂体系热滚后动塑比小于0,
2”、3(自制))+1%CaO+重晶石(加重至1.2g/em),体系热滚前后滤失量较大(22~26mL),说明热滚
通过综合比较流变性、破乳电压、滤失性能等参数筛前后乳液稳定性不够,油水界面的吸附膜强度不够;
选出最佳降滤失剂。
③5“自制乳化剂的乳化效率高,抑制水解效果好,
热滚前后流变性较好,热滚后适度降黏,采用常规沥
2植油基钻井液配方的研制
青作为降滤失剂,滤失量也处于较低的水平(2~3
2.1有机土的优选
mL),综合性能较好。
有机土实验结果如表1和图1所示。有机土在植
表2不同乳化剂植物油全油基钴井液性能
物油中的90min胶体率差距不大,均大于90%,但
是4h后的胶体率差距较大,1“的效果最好(见图1),
项目
乳化剂
(HLB)mPa·s
IL
且1有机土热滚前后的流变性能稳定(见表1)。综
98.1121000
64.8
合考虑有机土性能由好到坏的顺序为:1>2>4>32
热
60.0
即1有机土最适合用于植物油全油基钻井液。
滚
582.555150042.0
前
3.577
900
22.0
表1不同有机土对植物油钴井液流变性的影响
52(自制)
12.7751800
4.0
县目近
YP/YP/Py
86-4.0882047
16.0
土
mpa. s
Pa Pa/mpa.s Pa/Pa
47
0.45
4.0/5.0
热
2327.5941100
10.0
常
0.16
滚
8822.484110016.0
温
后
45
0.02
0/0.5
7-1.022204726.0
44
0.04
1.0/6.0
5(自制)3112.7751200
5.0
38
48
1.26
5.0/6.0
注:热滚条件为150℃、16h,在50℃测定性能。
热
59
0.19
5,0/6.0
滚
自制乳化剂的主要成分是高级脂肪酸多元醇酯,
后
0.18
3.0/4.0
由植物油水解产物高级脂肪酸混合物和具有多反应节
47
2
0.04
0.5/1.0
点的多元醇在一定条件下反应生成。该乳化剂具有以
注:热滚条件为150℃、16h,在25℃测定性能。
下特点:①由于原材料高级脂肪酸混合物为植物油水