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摘要：微乳液在室内评价中完全超越SDJ-2纳米乳液，与常规使用的钻井液处理剂配伍性好；现场应用表明，其施工工艺与原有体系完美融合，工艺流程无改变且具有更强的抑制性，成膜性更好，更强的护壁性和润滑性，利于井壁稳定和保油气层。完全满足了临盘地区对钻井液性能要求以及钻井工程和地质录井的需要。
关键词：微乳液 稳定性 粒度分布 护壁性
1 微乳液钻井液体系作用机理
1.1 微乳液定义
微乳液这个概念是1959 年由英国化学家J . H. Schulman 提出来的，微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油与水等组分在适当比例下组成的无色、透明（或半透明）、低粘度的热力学体系。
微乳液是热力学稳定、透明的水滴在油中（w/o）或油滴在水中（O/W）形成的单分散体系，其微结构的粒径为5～100nm，分为O/W 型和w/o（反相胶束）型两种，是表面活性剂分子在油/水界面形成的有序组合体定的微乳液。
1.2 微乳液处理剂作用机理
微乳液在进入钻井液体系后，在地层温度及体系中水的作用下，会原位稀释成粒径为10-200nm细小乳液。作为纳米材料的一种，无论是微乳液还是原位稀释形成的细小乳液，都具有较低的油水界面张力，可使得扩散系数和渗透性有所提高。有利于抑制粘土分散和膨胀，并且依据纳米材料的特性其具备较高的扩散系数，能够提前于粘土封堵孔隙，使钻井液体系具备较强的井壁稳定性能，并具备更好的润滑性能和油层保护性能。
2 微乳液处理剂与SDJ-2纳米乳液岩屑回收率对比评价
岩屑回收率对比评价采用蒸馏水和井浆两种方案进行评价，其实验方法为350ml蒸馏水或井浆加入表2所示浓度的微乳液或SDJ-2， 高速搅拌20分钟后各加入50g岩屑（2-3.5mm）放入老化釜，在高温滚子炉在150℃条件下滚动16h后，进行回收率评价。评价结果如下
2.1 蒸馏水岩屑回收率对比评价
在清水中加入两种处理剂后，岩屑回收率均有较大幅度提升，说明两种纳米级乳液都具备一定的抑制能力，在加量达到2-3%时，岩屑回收率变化不明显，说明其在清水中的加量在2-3%时达到最佳值。同时也得出清水的情况下，微乳液加量在1%时就已经达到了3% 加量SDJ-2的岩屑回收率，说明微乳液形成的细小乳液的抑制性明显优于SDJ-2。
2.2 井浆岩屑回收率对比评价
为了评估现场使用情况，取临41-斜258井井深1758时井浆，取浆时为HRH钻井液体系，体系主要处理剂为LS-1，未加入沥青类及纳米类处理剂（表1）。
从对比评价结果可以看出井浆内加入两种处理剂后，岩屑回收率都有大幅度提升，其中微乳液加量在2%时就已经超出了3% 加量SDJ-2的岩屑回收率，说明微乳液抑制性明显高于SDJ-2，这再次证明了微乳液进入钻井液体系中形成的细小乳液的粒度远小于SDJ-2，粒度更均匀，封堵和成膜效应优于SDJ-2。
基于清水和井浆的岩屑的回收率综合分析，认为1.5%的现场施工加量即可达到了3%的SDJ-2加量的水平。
2.3 微乳液与SDJ-2稳定性对比
纳米乳液属于动力学稳定体系，虽然具备一定的稳定性，但经过较长一段时间或在较低温度下保存时，尤其是在冬季季节时，极易破坏其稳定状态。而微乳液属于热力学稳定体系，其体系的稳定性不需要外界提供能量，能够长时间保持其稳定状态（图1、图2）。
3 HRH-微乳液体系的现场应用
根据实验室的评价结果，按技术要求和经济效益平衡的指导下，优先现场应用配方：
在转为HRH-微乳液体系时的配方如下：
井浆（确保HRH含量达到0.3%）+1.5%微乳液+降失剂适量+流型调节剂适量+其他添加剂
根据生产与技术实际，在盘40-斜30井进行体系的现场试用。
3.1 盘40-斜30井概况
地理位置： 位于临盘油田盘40-89井井口北偏东距离约300米。构造位置： 济阳坳陷惠民凹陷中央隆起带盘40-斜30块沙四段构造高部位。最大设计井斜31.99度。
该井钻井液施工工艺与采用HRH-SDJ-2施工工艺相同，微乳液的加量为SDJ-2加量的50%，其性能维护工艺不变。
3.2 微乳液使用情况
3.2.1钻井液性能
盘40-斜30井钻至井深2680米时，转为HRH-微乳液体系。在加入微乳液后，其性能基本保持稳定，在加入其他处理剂进行性能调整维护时，未发现与sdj-2体系不同之处，泥浆性能平稳，井下安全。
盘40-斜30井钻井施工顺利，井下安全，泥浆性能符合设计要求。
3.2.2钻井液粒度分析
盘40-斜30井天井深2680米加入微乳液，钻至井深2751米时取井浆进行粒度测试，测试结果如图7。另取本井完钻时（井深3900米）进行粒度测试。
可以看到其中的三个关键值：井深2751米（X50=4.246 μm，X90=7.372 μm Xav=4.371 μm）、完钻（X50=5.581 μm，X90=27.001 μm Xav=10.529 μm）均为较理想状态。说明微乳液在体系中与HRH协同作用，有利的控制了钻井液中的粒度分布，使钻井液的粒度分布处于一个较理想的状态，为钻井液的性能维护、井壁稳定、油层保护提供了最基础的保证。
3.2.3 盘40-斜30与邻井井径扩大率对比
井径扩大率的对比，非常明显的证明了HRH-微乳液在抑制性和井壁稳定性方面的巨大优势。
该井完钻电测一次成功，完井作业顺利，全井无复杂事故发生。
3.2.4 推广应用
盘40-斜30井试验应用HRH-微乳液体系成功后，又相继在商58-平1井（水平井）和临50-X6井（3564米）两口井的钻井液施工中进行了推广。在钻井施工过程中施工顺利，井径扩大率较其它井明显减小，充分保护了油气层，且在深井及水平井施工中有效了降低钻井液成本。
其中在商58-平1 井钻井生产中，利用HRH-微乳液体系完善了700米Φ444.5mm深表层钻井液技术；针对商58-平1井上部地层胶结疏松，井径大，钻屑携带困难，要求钻井液体系为高粘度膨润土浆有利于携带岩屑，同时下部为明化镇高造浆地段要控制造浆减少外排的难题，根据实际情况钻井液处理分为携砂与强抑制二段制体系，不但保障了施工的顺利，外排钻井液也较理想，为下一步水平井防漏打下了坚实的基础，使钻井液体系又得以充实。
4 结论和认识
（1）通过对微乳液和SDJ-3的粒度对比，微乳液原位形成的乳液颗粒更小，分布更均匀，更能够发挥纳米材料在钻井液中的作用。
（2）微乳液相比SDJ-2具有更好的抗高温和降低钻井液粘附系数的特性。
（3）微乳液相比SDJ-2具有更高的岩屑回收率，其粒度更小更均匀，封堵和成膜效应优于SDJ-2。
（4）微乳液与常规钻井液中使用的HRH抑制剂及抗温搞盐降失水剂配伍性好，在与其他处理剂如DR-10、KJ-3等处理剂协同作用下高温高压降失水效果尤为突出。
（5）微乳液体系发挥最佳使用效果时需要一定的温度，其最佳温度适用临盘工区井口温度，能够充分发挥其效能。
（6）钻井液粒度控制效果好，与其他处理剂协同作用下，很好的将钻井液粒度中值控制在了4-6微米之间。
（7）现场施工中与SDJ-2相比，具备更好的抑制性和护壁性，其控制井径扩大率方面与SDJ-2相比极具优势。
参考文献
【1】赵修太等.乳状液在油田中的应用综述 [J].油气勘探与开发，2011.16（11）：45-50.
作者简介：张斌，男，1975年2月出生，工程师，从事钻井液技术的研究、应用与管理工作。
关键词：微乳液 稳定性 粒度分布 护壁性
1 微乳液钻井液体系作用机理
1.1 微乳液定义
微乳液这个概念是1959 年由英国化学家J . H. Schulman 提出来的，微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油与水等组分在适当比例下组成的无色、透明（或半透明）、低粘度的热力学体系。
微乳液是热力学稳定、透明的水滴在油中（w/o）或油滴在水中（O/W）形成的单分散体系，其微结构的粒径为5～100nm，分为O/W 型和w/o（反相胶束）型两种，是表面活性剂分子在油/水界面形成的有序组合体定的微乳液。
1.2 微乳液处理剂作用机理
微乳液在进入钻井液体系后，在地层温度及体系中水的作用下，会原位稀释成粒径为10-200nm细小乳液。作为纳米材料的一种，无论是微乳液还是原位稀释形成的细小乳液，都具有较低的油水界面张力，可使得扩散系数和渗透性有所提高。有利于抑制粘土分散和膨胀，并且依据纳米材料的特性其具备较高的扩散系数，能够提前于粘土封堵孔隙，使钻井液体系具备较强的井壁稳定性能，并具备更好的润滑性能和油层保护性能。
2 微乳液处理剂与SDJ-2纳米乳液岩屑回收率对比评价
岩屑回收率对比评价采用蒸馏水和井浆两种方案进行评价，其实验方法为350ml蒸馏水或井浆加入表2所示浓度的微乳液或SDJ-2， 高速搅拌20分钟后各加入50g岩屑（2-3.5mm）放入老化釜，在高温滚子炉在150℃条件下滚动16h后，进行回收率评价。评价结果如下
2.1 蒸馏水岩屑回收率对比评价
在清水中加入两种处理剂后，岩屑回收率均有较大幅度提升，说明两种纳米级乳液都具备一定的抑制能力，在加量达到2-3%时，岩屑回收率变化不明显，说明其在清水中的加量在2-3%时达到最佳值。同时也得出清水的情况下，微乳液加量在1%时就已经达到了3% 加量SDJ-2的岩屑回收率，说明微乳液形成的细小乳液的抑制性明显优于SDJ-2。
2.2 井浆岩屑回收率对比评价
为了评估现场使用情况，取临41-斜258井井深1758时井浆，取浆时为HRH钻井液体系，体系主要处理剂为LS-1，未加入沥青类及纳米类处理剂（表1）。
从对比评价结果可以看出井浆内加入两种处理剂后，岩屑回收率都有大幅度提升，其中微乳液加量在2%时就已经超出了3% 加量SDJ-2的岩屑回收率，说明微乳液抑制性明显高于SDJ-2，这再次证明了微乳液进入钻井液体系中形成的细小乳液的粒度远小于SDJ-2，粒度更均匀，封堵和成膜效应优于SDJ-2。
基于清水和井浆的岩屑的回收率综合分析，认为1.5%的现场施工加量即可达到了3%的SDJ-2加量的水平。
2.3 微乳液与SDJ-2稳定性对比
纳米乳液属于动力学稳定体系，虽然具备一定的稳定性，但经过较长一段时间或在较低温度下保存时，尤其是在冬季季节时，极易破坏其稳定状态。而微乳液属于热力学稳定体系，其体系的稳定性不需要外界提供能量，能够长时间保持其稳定状态（图1、图2）。
3 HRH-微乳液体系的现场应用
根据实验室的评价结果，按技术要求和经济效益平衡的指导下，优先现场应用配方：
在转为HRH-微乳液体系时的配方如下：
井浆（确保HRH含量达到0.3%）+1.5%微乳液+降失剂适量+流型调节剂适量+其他添加剂
根据生产与技术实际，在盘40-斜30井进行体系的现场试用。
3.1 盘40-斜30井概况
地理位置： 位于临盘油田盘40-89井井口北偏东距离约300米。构造位置： 济阳坳陷惠民凹陷中央隆起带盘40-斜30块沙四段构造高部位。最大设计井斜31.99度。
该井钻井液施工工艺与采用HRH-SDJ-2施工工艺相同，微乳液的加量为SDJ-2加量的50%，其性能维护工艺不变。
3.2 微乳液使用情况
3.2.1钻井液性能
盘40-斜30井钻至井深2680米时，转为HRH-微乳液体系。在加入微乳液后，其性能基本保持稳定，在加入其他处理剂进行性能调整维护时，未发现与sdj-2体系不同之处，泥浆性能平稳，井下安全。
盘40-斜30井钻井施工顺利，井下安全，泥浆性能符合设计要求。
3.2.2钻井液粒度分析
盘40-斜30井天井深2680米加入微乳液，钻至井深2751米时取井浆进行粒度测试，测试结果如图7。另取本井完钻时（井深3900米）进行粒度测试。
可以看到其中的三个关键值：井深2751米（X50=4.246 μm，X90=7.372 μm Xav=4.371 μm）、完钻（X50=5.581 μm，X90=27.001 μm Xav=10.529 μm）均为较理想状态。说明微乳液在体系中与HRH协同作用，有利的控制了钻井液中的粒度分布，使钻井液的粒度分布处于一个较理想的状态，为钻井液的性能维护、井壁稳定、油层保护提供了最基础的保证。
3.2.3 盘40-斜30与邻井井径扩大率对比
井径扩大率的对比，非常明显的证明了HRH-微乳液在抑制性和井壁稳定性方面的巨大优势。
该井完钻电测一次成功，完井作业顺利，全井无复杂事故发生。
3.2.4 推广应用
盘40-斜30井试验应用HRH-微乳液体系成功后，又相继在商58-平1井（水平井）和临50-X6井（3564米）两口井的钻井液施工中进行了推广。在钻井施工过程中施工顺利，井径扩大率较其它井明显减小，充分保护了油气层，且在深井及水平井施工中有效了降低钻井液成本。
其中在商58-平1 井钻井生产中，利用HRH-微乳液体系完善了700米Φ444.5mm深表层钻井液技术；针对商58-平1井上部地层胶结疏松，井径大，钻屑携带困难，要求钻井液体系为高粘度膨润土浆有利于携带岩屑，同时下部为明化镇高造浆地段要控制造浆减少外排的难题，根据实际情况钻井液处理分为携砂与强抑制二段制体系，不但保障了施工的顺利，外排钻井液也较理想，为下一步水平井防漏打下了坚实的基础，使钻井液体系又得以充实。
4 结论和认识
（1）通过对微乳液和SDJ-3的粒度对比，微乳液原位形成的乳液颗粒更小，分布更均匀，更能够发挥纳米材料在钻井液中的作用。
（2）微乳液相比SDJ-2具有更好的抗高温和降低钻井液粘附系数的特性。
（3）微乳液相比SDJ-2具有更高的岩屑回收率，其粒度更小更均匀，封堵和成膜效应优于SDJ-2。
（4）微乳液与常规钻井液中使用的HRH抑制剂及抗温搞盐降失水剂配伍性好，在与其他处理剂如DR-10、KJ-3等处理剂协同作用下高温高压降失水效果尤为突出。
（5）微乳液体系发挥最佳使用效果时需要一定的温度，其最佳温度适用临盘工区井口温度，能够充分发挥其效能。
（6）钻井液粒度控制效果好，与其他处理剂协同作用下，很好的将钻井液粒度中值控制在了4-6微米之间。
（7）现场施工中与SDJ-2相比，具备更好的抑制性和护壁性，其控制井径扩大率方面与SDJ-2相比极具优势。
参考文献
【1】赵修太等.乳状液在油田中的应用综述 [J].油气勘探与开发，2011.16（11）：45-50.
作者简介：张斌，男，1975年2月出生，工程师，从事钻井液技术的研究、应用与管理工作。