钻井液胶体化学

钻井液中的基本胶体化学问题

孙德军2012.101水基钻井液胶体主要组成粘土、油滴、水溶性聚合物、表面活性剂、电解质等主要功能悬浮、携带钻屑稳定井壁、控制地层压力冷却和润滑钻头、钻具传递水动力获取地下信息“海洋石油981”：第六代深水半潜式钻井平台，总造价近60亿元该平台长114米，宽79米，面积比一个标准足球场还大；从船底到钻井架顶高度为136米，相当于45层高楼。据测算，世界石油产量中约30%来自于海洋石油，深水油气资源开发正在成为世界石油工业的主要增长点和科技创新的前沿。我国南海具有丰富的油气资源和天然气水合物资源，石油地质储量约为230亿-300亿吨，占我国油气总资源量的1/3，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有“第二个波斯湾”之称，其中70%蕴藏于深海区域。4山东大学的胶体与界面化学钻井液技术的发展水基钻井液的共性1957年国内第二个胶体化学研究室1983年与原石油部共建“油田胶体化学应用研究室”1999年胶体与界面化学教育部重点实验室山东大学的胶体与界面化学－－－建立与发展“大庆油田发现不久，他就提出钻井泥浆的表面化学问题，他总是不遗余力的以自己敏锐的洞察力为祖国建设服务。”（张存浩院士，化学通报，2002）傅鹰院士51.SY/T5233-91“钻井液用絮凝剂评价程序”2.聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆,地质出版杜，19803.聚丙烯酰胺泥浆成分与性能的研究,地质出版社,19814.微乳液理论及其应用，石油工业出版社，19955.表面活性剂及其在油气田中的应用，石油工业出版社，19956.应用胶体化学，科学出版社，19987.正电胶钻井液,石油工业出版社,19998.表面活性剂在水泥和沥青混凝土中应用，轻工出版社，20019.表面活性剂在能源和选矿工业中的应用，轻工业出版社，200210.胶体与表面化学（第三版），化学工业出版社，200411.胶体化学，化学工业出版社，2005年12.石油开采中的胶体化学，化学工业出版社，2008年制订的行业标准及相关专著6钻井液技术的发展水基钻井液抑制剂大幅攀升大、小阳离子及两性离子聚合物、正电胶、铝化合物胺类甲基葡萄糖苷、聚醚甲酸盐在持续关注正电性处理剂的同时，电中性（非离子型）处理剂进一步发展。7clay-freeACCOLADE®SystemENCORE®SystemINNOVERT®SystemINTEGRADE®System2.lessorganophilicclay油基钻井液中不再使用有机土或用量大幅减少891020紧06宁年国窜外钻碌井液困体系此和处肤理剂谢分类-张克榴勤“凶水基林钻井显液：不分宰散钻仗井液稼、分饿散钻闻井液疑、钙撕处理臂钻井浮液、糟聚合扔物钻扮井液块、低借固相际钻井纠液、迹优质钟水基分钻井裤液、辱盐水厕钻井驼液、菜高温镰高压技特种纯产品垃、完清井液债、裸峰眼清宿洁液冠、钻燃进液；乔”国内忌外钻裕井液惊技术滥进展高及对棵钻井践液的环有关宴认识-王中盈华“脖国内勿在生抖产中姨结合迎实际毁情况夸，借递鉴国堆外新崖技术氏，逐步两形成乎了两灭性离朴子聚头合物弱钻井炎液、帖正电称胶钻攀井液神、硅绸酸盐稻钻井英液、聋甲基早葡萄珠糖苷胖钻井茅液、券聚合尿醇钻涨井液冒等一济系列康新技悄术…恼…”水基都钻井肆液11钻井丙液水（陶盐）指或油粘土让颗粒、油/水滴水/油溶晋性聚统合物旱、表堡面活宇性剂钻井萄液的蚂基本厘问题吩？调控粒子蓄间相日互作励用维持青适度仅的分替散／腾聚结抑制庆与分菊散的设平衡12分散珠介质水（摸盐水绕）油13粘土“成瓣也粘客土败涌也粘哀土”（既览要利土用又基要控里制）14粘土-阳离协子交宜换粘土坊阳离鲜子交畜换容乓量指在缴分散膨介质据的pH值为7的条颤件下按，粘久土所砌能交弟换下哲来的比阳离屠子总辅量。扔影响令因素捧包括除粘土辅矿物和的本窃性、加粘土仅的分哥散度县、分蓬散介眠质的秃酸碱道度。钻井刘液中她膨润诞土含吃量的忍测定呀（亚甲须蓝法）钠土症、钙姑土等盐水煎浆中pH降低钙土滚的人急工钠堤化处理凶剂的贿吸附…15样品分子式钠钙摩尔比钠蒙脱土（提纯）(Si3.79Al1.57)(Na0.934Ca0.050)(Mg0.414K0.038Ti0.018Fe0.40)O10(OH)218.68:1土耳其土（未提纯）(Si3.89Al1.15)(Na0.32Ca0.198)(Mg0.17K0.07Ti0.01Fe0.20)O10(OH)21.61:1怀俄明土（提纯）(Si4.10Al1.69)(Na0.37Ca0.13)(Mg0.29K0.033Ti0.008Fe0.27)O10(OH)22.85:1蒙脱宾土的牛钠钙惑比16水基蛛钻井知液中轰的油恭相主动汇混入足或钻椅遇？原油专（沥局青）乳化单、磺蛋化沥巩青白油聚醚彩类171835界nm积1m粗乳液纳米乳液微乳液粒径1-10μm50-500nm10-100nm乳化剂浓度低中高外观不透明透明、半透明或乳白色透明、半透明稳定性不稳定长期动力学稳定热力学稳定纳米史乳液贫、粗朵乳液歇和微熄乳液友的对钱比纳米续乳液燃简介本质：热猎力学弊不稳诉定，艇体系烟性质旗依赖阶于组害分混百合方亭式和佩顺序1819

乳液的初始粒径随着HLB值的变化最佳HL滥B值1920乳液锐滴的ze抬ta电位笋随着pH值的轿变化,绒S盆=5挣w洪t%术,盈O=秀20疤w贷t%映,俭T=动16绣℃Ze慕ta电位2021正电意纳米售乳液告的制临备两步慢法制舒备正弊电纳性米乳袍液乳液Ze离ta电位革和平戒均粒赵径随CT罢AB浓度殃的变振化不同呼浓度CT企AB乳液腿的粒额径分驾布2122一步岁法制泻备正胸电纳霞米乳怨液不同CT匀AB加量阅时ze惹ta电势茎和平炎均粒谨径不同CT饼AB加量肾时的孙粒径从分布22微乳胃稀释逃法制军备的闹正电蚂纳米形乳液微乳割液中1.泛5兰wt颂%属D2上30对纳擦米乳食液粒各径的剧影响23稀释围温度而对乳社液粒汇径和扔稳定旱性的裤影响24PI泛C法制恐备的哲正电匀纳米贴乳液25乳液佩在70劫℃恒温拆放置不同柳时间邀时乳桃液的晋外观棕变化周，由龙左向紫右乳谜液中CT赢AB浓度见分别疲为0~君5mMPI旋C法制忽备的令正电闷纳米伶乳液(a塘)宴0龟da售y(b赛)嫌14爹d廉ay26失稳康乳液蜓的再横利用冷冻闹前（捐左）迁后（别右）贴乳液混流动貌性的焰变化27编号所加失稳乳液比例/%失稳乳液含量

/gSaa/gOil/gWax/g液固蜡比例滴加的水量/g乳液性能111.121.63.23.21：18与原乳液一致216.731.42.82.81：171天后分层316.731.43.931.672：17乳液稳定42541.23.471.332：161天后分层533.31027.60.44：110乳液稳定633.3102713：1107天内未分层所加预失稳愁乳液姥比例览对乳鼻液再灯生过僚程的强影响失稳医乳液捏的再梦利用2829乳液爪的基哄本应异用功戚能降低肠摩阻抑制烈粘土卫膨胀提高每钻屑和回收柄率对泥洗浆结破构强检度影后响小29现场破应用虹大约30学0口井区块染：胜卵利、驻新疆量、中膏原、爷江苏烤、四岛川等地试验奔井的翠类型贿涵盖眉了探灵井、星开发前井和怒水平烤井、吨定向扮井、敏侧钻全井、白分枝碑井、骂大位熟移井监等多遵类特念殊工朴艺井扒。为江酿苏水旱乡油床田等辫环境干敏感腾区水搏平井推探索恋出一帽条新嫁途径贪。30表面拴活性适剂胺（逆铵）拳类聚醚磺化仔聚合钱物的予起泡31聚醚帖浓度膊为1％时娇钻井始液粘滚附系虽数与咬温度割的关营系。桑（CP份T8睬2℃，M1萌90扁0，EO型%崇50私%）32已二胺NH2(C州H2)6NH2聚胺乙二煌醇类(R抓O)2NCH2CH2N(O参R)2聚胺类胺（客铵）火类抑制制剂质子巡寿化反宾应：33页岩爹抑制绒剂胺铝盐包被狠剂en登ca涌ps免ul烧at添or高分进子量伯的部完分水赤解聚租丙烯笔酰胺防泥贫包剂an寺ti挂-a材cc难re骄ti挺on悟a冈ge库nt降滤刘失剂高性催能水做基钻积井液HP榜WB殃MHi兵gh泊p售er宜fo赚rm公an蹦ce禁w蝴at盖er雪b朴as羞ed去d码ri丧ll龟in诱g钩mu好d34有机独胺水骡溶液艰的表哥面张铃力35Am炸in脑e-成1在粘盾土上皇的吸陡附曲锦线MI聚胺晒在粘办土上邀的吸傻附曲械线电解像质对枪胺在什蒙脱欧土上幕吸附怎的影向响36温度粪和电扭解质付对胺险在蒙流脱土创上吸篇附的宗影响Am闷in已e-先1在粘掘土上讯的吸拐附曲樱线MI聚胺歪在粘千土上绵的吸螺附曲潜线37蒙脱型土水牢化与羽否对刻胺吸先附的庸影响38胺及惩典型阳离失子活陡性剂对粘板土颗葛粒Ze痰ta电势蚕的影讲响39胺插嚷入粘规土层特间示侵意图样品处理层间距空白胺胺-NaCl胺-KCl胺-CaCl2MI聚胺（Å）12.5114.0013.6213.7514.17Amine-1（Å）12.5113.8313.8313.8113.94Amine-3（Å）12.5117.8217.8516.4216.0040温度迟和电旗解质侍对含播胺粘俯土浆pH值的击影响41条件回收质量(g)回收率(%)蒸馏水2.70井浆加胺前11.6135.64井浆加胺后16.9657.04实验条件:150℃滚动16小时胺提在高井矩浆回盖收率注：临11庙1-蛇X9，井贫深23愁30米(东二呆段)，居加量0.朵35亲%421.当处竹理剂语分子絮结构棵中有较长尺碳链触和季在铵盐叹阳离屿子基伐团时，岗虽然奋对粘档土分挤散造少浆性锻有极借强的及抑制拘能力默，但失水馅偏大，而怜且起泡毅多，不丈适合肃用作嗽钻井破液抑务制剂越。分子椒结构倦中不含尿长碳协链和翻季铵些盐阳脖离子烈基团扁的非喂离子趟型有药机胺站类，有难一定披降低澡表面挎张力融和升构高粘盆土浆pH值的贼作用贿，对岂粘土掉颗粒ze己ta电势画影响帆不大庸，因婶此，旅在明坊显抑再制粘贵土分掩散造隶浆作室用的氧加量市时，跑对已港水化牧分散兴泥浆释有一且定的羽降粘哑和降舍滤失扒作用类，达章到一画定加凯量时弟亦无傍需加芳碱提押高pH值。当钻防井液汇抑制迹性不字足固窄含、坐粘切圈上升拿急需锯强化货抑制家性时知，聚痕合物剧、正脖电胶意等多甲数抑避制剂玻“项加不德进去扶”，新片型的霸胺类辫或许译是不崭多的撞选择裂之一典，可役望用炭于高固慰含钻锋井液循抑制瓦性的提始高和担粘切涛调控那。胺类蛇抑制焦剂小摄结43合成菜聚合钥物水基岂钻井喷液中闻高温牌高盐橡的影控响44粘土聚合疯物处洪理剂-降解绞、交料联、利解吸墙附高温摄高盐户水基刃钻井联液面布临的躁问题45公司名称组分温度CHEVRONDriscal®DAM-AMPS-NVP（？）246℃ClariantOilServices

Hostadrill4706乙烯酰胺-乙烯磺酸共聚物230℃BaroidTHERMA-CHEK®乙烯酰胺-乙烯磺酸共聚物232℃M-IDURALONAMPS/N-烷基丙烯酰胺204℃RESINEX聚合物-褐煤的混合物204℃AM、磺化单体、交联单体232℃BASF

polydrill磺化聚合物、磺化褐煤200℃BakerHughesPYRO-TROL®AM-AMPS260℃部分彩国外方公司溉的高史温处茂理剂46有无收差异?聚合浇物水背热处德理（茧降解行！）摔后加惭入泥蒙浆聚合摔物（灾或溶购液）彼直接减加入竹泥浆47实验条件AVmPa•sPVmPa•sYPPaFLmlpH聚合物降解混合处理200℃/16h(盐水基浆)5.52.53.095.07.00200℃/16h*7.06.01.09.0-11.08.44180℃/16h80℃/24h4.54.506.0-7.28.57200℃/16h80℃/24h2.02.007.0-9.08.68200℃/24h3.03.009.0-11.08.4680℃/24h（盐水降解）7.06.01.07.0-8.08.50200℃/72h室温/24h3.53.507.28.57注：墙（*）为恋未“湾预降恰解”醉聚合爆物对斤比数杏据4%盐水很泥浆携：4勾wt节%粘土+1免.5彻wt酬%聚合摔物聚合容物“怎预降制解”骑对盐杆水泥盘浆性银能的昨影响482滋%SS端MA聚合膏物高京温处秀理对鲁盐水肢泥浆生性能澡的影御响实验条件AV/mPa•sPV/mPa•sYP/PaFL/ml

pH聚合物热处理混合处理聚合物NaCl盐水溶液常温室温静置24h后120℃/8h4.52.02.5347.68聚合物NaCl盐水溶液120℃/8h室温静置24h后120℃/8h5.52.03.5467.51聚合物CaCl2盐水溶液常温室温静置24h后120℃/8h4.52.52.0267.92聚合物CaCl2盐水溶液120℃/8h室温静置24h120℃/8h2.52.50197.71聚合物复合盐水溶液常温室温静置24h后120℃/8h4.52.02.5427.20聚合物复合盐水溶液120℃/8h室温静置24h后120℃/8h4.52.52.0307.18注：诉聚合县物-粘土围分散蛾体系卫：4驳.0哭wt半%Na诵Cl+档2.肚0殖wt锹%脑P漠SS听MA语+4畏w烟t左%泥浆；0.闸5宰wt答%村C见aC滔l2+2捆.0废w临t阁%啦PS申SM给A+杜4行wt虑%泥浆；0.箭5钢wt纱%乘C揉aC蔽l2+4泽wt携%Na箩Cl+腊2.逼0糟wt职%免PS丢SM帐A+潮4缠wt令%泥浆；49氯化捎钙加辟入前袖后聚尸合物设水溶傻液水不逮溶聚里合物纠有无戚降滤诸失作请用？50聚合蜡物对寒盐水拢、复予合、层饱和耗盐水喜基浆异滤失筛量及诸流变费性能表的影总响实验条件AV/mPa•sPV/mPa•sYP/PaFL/ml

pH聚合物混合处理*聚合物水溶液

与盐水基浆混合后200℃/16h老化

6.05.50.511.08.99#聚合物水溶液

混入复合盐水基浆后200℃/16h老化

11.256.55.758.48.73#聚合物胶乳

与盐水基浆混合后200℃/16h老化

12.05.07.020.08.70☆聚合物饱和盐水溶液

饱和盐水基浆混合后200℃/16h老化

9.08.01.09.08.36*箭组成溜：4询wt港%的泥裹浆+4膜w鬼t敏%Na路Cl+准1.户5w烟t凝%聚合汤物；#组成特：4脉wt蔬%的泥郑浆+4wt辨%N姐aC丽l+0议.5蝇w姐t%我Ca浆Cl2+1熔.5翁w胸t%聚合桌物；☆组午成：4鸣wt叹%的泥猪浆+3菌0wt抓%N沟aC猾l+1写.5湿w俩t%聚合厨物。粘度碧降低年能否计说明机聚合米物降舅解？低分表子量洞必然俗是低属粘度队！低粘凤度一江定对彼应低远分子裳量？不同耳温度滋处理妻后PA医MP芝S水溶棵液表冷观粘众度随锁氯化条钙浓历度变普化曲羊线不同其温度槽处理览后PS冤S水溶威液表泊观粘姑度随氯绣化钙熊浓度业变化罗曲线52SS竟MA（x:蓬y=1章:1）PA顾MP多SPS采S高温休高盐欧对水挤溶性惭聚合晋物的旱影响-降解府？析