油基钻井液油相组成分析与有机改性材料在油基钻井液中的作用机理分析

• 作 者: 胡润涛
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2019年09期
• 关键词: 油基钻井液 油相组成分析 有机土 稀释剂

随着石油开采技术的发展,深井钻井技术的出现,加之节能环保意识逐步深入人心,人们又开始把钻井液技术革新的焦点聚集在油基钻井液身上。油基钻井液,具有优异的润滑性能、耐温性能、页岩抑制性能,可以有效的保护地层,实现循环利用,节能环保。其主要成分包括连续相(油相)、分散相(水相)、有机土与功能添加剂(乳化剂、润湿剂、稀释剂、降滤失剂等)[W。本文的主要研究内容是关于油基钻井液,分为三部分。第一部分,使用全二维气相色谱技术[2]对油基钻井液用油白油与气制油进行油品成分分析。油相作为油基钻井液的连续相,对钻井液性能有着决定性的影响。尤其在深水钻井过程中,作业的温度区间较大,在低温区,异构化程度较高的烷烃分子会抑制分子间相互作用力的急剧增强,从而防止钻井液粘度急剧增大。结果表明,气制油的成分较为单一,主要成分为正构与异构烷烃,且异构化程度较高;白油的成分较为复杂,除烷烃组分之外,还包括大量的烯烃、芳烃、烷醇等组分。第二部分,对商业化的耐高温有机土进行成分与结构分析,与实验室制备的有机土样进行了比对,并研究了高温条件下有机土影响体系流变学性能的方式。结果表明,商业化有机土样的改性程度较低。高温条件下,有机土片层中的改性剂会发生吸附、脱附,会有更多的改性剂分子进入到有机土层间。随后改性剂在有机土层间发生的重排,会导致改性剂在有机土层间的排布变得更为有序,提高了有机土的改性程度,从而增大了钻井液体系的粘度。第三部分,油基钻井液用抗高温稀释剂的开发。使用不同类型的活性胺改性剂改性植物提取多酚,得到了一系列天然产物改性稀释剂。对所得的一系列产品进行筛选,得到了一种成本可控、性能优良的抗高温稀释剂。使用红外光谱、核磁、质谱等方式对其结构进行了表征。将稀释剂产品加入到不同的油基钻井液体系中进行宏观性能测试,在表观粘度与塑性粘度适宜的体系中,可以维持体系原有的性能,抑制钻井液在高温条件下增稠。在表观粘度与塑性粘度较大的粘稠体系中,可以有效降低其表观粘度与塑性粘度值,达到稀释降粘的目的,稀释降粘率按表观粘度计算大于30%。此外,加入稀释剂的基浆经高温高压失水仪测得的高温高压滤失量小于1.5 mL,泥饼的厚度较薄、韧性较好,该系列降粘剂产品兼具降滤失性能。