油基钻井液基本应用与维护陈晓东

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油基钻井液水相中CaCL2浓度达到40％时，大约可产生 16110psi的渗透压，在22％－31％时，渗透压为5000－10000psi. 而NaCL饱和溶液只产生5800psi的渗透压。因此多数油基钻井 液选用CaCL2作为活度控制剂。
• 乳化剂作用机理：大多数乳化剂属于阴离子型表面活性剂，具 有两亲结构：烃链亲油，而离子型基团(－COO-)是亲水的。因 此当存在于油、水混合物中时，其分子会在油水界面自动浓集， 将其亲水端伸入水中，亲油端伸入油中，从而导致界面张力显 著降低，有利于乳状液的形成。
• 润湿剂作用机理：大多数天然矿物是亲水的。润湿剂也是具有 两亲结构的表面活性剂，分子的一端趋向于溶于油相，而另一 端与固体表面有很强的亲合力。当这些分子聚集在油和固相的 界面并将亲油端指向油相时，原来的亲水的固体表面便转变为 亲油，这一过程常被称作润湿反转。
润湿性
• 大多数天然矿物、设备和工具等都是亲水性的，因此 必须加入润湿剂将其反转为亲油性。 • 润湿剂相比于乳化剂，日常消耗更大，需及时补充。 • 在加入大量的重晶石的前后，需补充适量的润湿剂。 • 固相油润湿不足不等于水润湿，它会造成固相分散致 使PV、Gel增大，YP减小，。固相分散后，不易被清 除，造成堆积，进而影响钻井液的其它性能。 • 大多数润湿剂都有稀释功能，因此大量处理前需做小 型试验。
乳状液稳定性
•来自百度文库
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油基泥浆的核心问题是在使用过程中，必须确保乳状液的稳定 性。 影响电稳定性(ES)的因素： 电解质浓度:水的导电性随电解质浓度的增 加而增加，从而有 降低电稳定性的暂时效应。 水的含量:当分散水相增加时，水珠之间的平均距离减少，使 水珠聚结，更易形成电路而降低电稳定性。 水润湿固体:实际上相当于大水珠。 乳状液: 乳化剂的浓度和水珠的尺寸支配着乳状液的稳定性。 因此，高度的剪切使水相分散成更细更均匀的水珠对于配制新 浆尤为重要。 温度: 由于温度对油基泥浆的影响很大，因此，电稳定性的测 量必须是在恒温下（120 F〕进行以观察其变化趋势和确定其 数值范围。
油基泥浆的配制
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双罐混合配制法
1＃罐：基油、土、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂（加重前只 加50％〕。充分搅拌。 2＃罐：配制盐水（一般为25％的CaCL2盐水〕。 将2#罐的CaCL2加入1#罐，需缓慢加水，搅拌有力以便尽快形 成乳化液。 在继续搅拌下加入适量的石灰、降滤失剂、增胶剂等。检测 性能。 如性能合乎要求，加重至要求的比重后，加入另外50％的润 湿剂。
活度（aw〕
• 活度控制的意义在于通过调节油基钻井液水相中的盐浓度，使 其产生的渗透压大于或等于页岩吸附压，从而防止钻井液中的 水向岩层运移。水的活度相等是油基钻井液和地层不发生水运 移的必要条件。（渗透压是指为阻止水从低盐度溶液通过半透膜移向高盐度溶液而
所需的压力。〕
• 活度值的机算：
CaCL2溶液: aw=1-5.892X10-11 C1.789 NaCL 溶液: aw＝1-3.00X10-8 C 1.27 注 ：C 为溶液的重量百万分之一浓度（ppm)
注：油基钻井液固相水润湿判断试验见钻井液技术手册1－33。
碱度控制(Pom)
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油基泥浆的碱度其实是指体系中石灰的剩余量，它对油基泥浆 起着决定性的作用： 提供的Ca2+有利于二元金属皂的生成，保证乳化剂可发挥其效 能。 维持合适的碱度，保持乳化液的稳定性和泥浆的高温稳定性。 防止电解质（CaCL2)发生电离现象。 保持分散水相的PH值在碱性范围内，使乳化剂和处理剂在碱 性范围内获得最佳效能。 有效地抵抗和消除酸性气体CO2和H2S钻井液的污染，并利于 防止钻具腐蚀。 过量的石灰是有害的，因为石灰有促进水润湿作用的趋势，过 高的碱度会引起流变性数值的增加。一般控制Pom在1.52.5ml(传统型〕，对于高温状态下，可适当控制高些，但以 Pom不超过5.0为宜。
油包水乳化钻井液的组成
–水相：淡水、盐水或饱和盐水，其中以后者 为最好。 采用盐水配制油包水乳化泥浆有如下优点： ①有利于乳化，以提高乳状液的稳定性； ②有利于抑制页岩的水化膨胀，以利井璧稳定； ③提高油包水乳化泥浆抗污染能力； ④增加密度，饱和盐水的密度可比淡水增加20% 左右。
油包水乳化钻井液的组成
油包水乳化钻井液的组成
•复配乳化剂，主要是由主、辅两部分乳化 剂组成，主乳化剂主要着重成型，是成膜 的关键；辅乳化剂一方面在成膜方面起加 强膜的作用，另一方面可使主乳化剂更加 稳定，增强外相粘度。
油包水乳化钻井液的组成
• 亲油胶体或油中可分散胶体：氧化沥青、 有 机膨润土、亲油褐煤及皂类它们可作 为增稠 剂以及降滤失剂。
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单罐配制法（不建议使用，略〕
油基泥浆的关键性能
• • • • • • 电稳定性(ES) 润湿性 流变性 碱度控制(Pom) HTHP滤失量 固相控制
油包水泥浆性能的要求及调控
破乳机制及ES取决于液相的化学组成，尤 其是有颗粒存在的情况下。大多数泥浆成 分对破乳电压均产生影响。 一般来讲，增加油、乳化剂的含量 ,ES 值 增加。然而，增加水、加重剂、以及增加 氯化钙在水相中的含量，ES值下降。
油基泥浆的优点
• • • • • • 强抑制性 温度性 润滑性 抗污染能力强 油层保护 机械钻速快
油基泥浆的缺点
• • • • • • 价格昂贵 井漏难处理 抗水侵能力差 对固井和电测影响大 环保问题（排放不便〕 不适合钻含气探井
油包水乳化钻井液的组成
• 基油（矿物油〕 • 乳化水（5％－50％〕 • 乳化剂（高级脂肪酸、烷基磺酸钙、烷基苯磺酸钙、 斯盘－80等〕 • 润湿剂 （季胺盐类、卵磷石、石油磺酸盐〕 • 亲油胶体（有机般土、沥青、亲油褐煤等〕 • 加重材料
沥青是靠增加固相浓度而增稠，其增稠效果较差； 钠皂是靠形成胶束而增稠，其增稠效果比沥青强； 有机粘土靠形成网状结构而增稠，其增稠效果最 好。 这三类物质增稠顺序为：有机膨润土>钠皂>沥青。
油包水乳化钻井液的组成
•其它添加剂：包括加重剂和碱度调节剂等。 在乳化泥浆中加入少量碱度调节剂，可以 有助于抗高温，有利于悬浮重晶石和降低 滤失量；泥浆需要加重时，必须使用加重 剂。