第七章 油基钻井液

△P=（Pm-Ps）+RTln(am/as)/V
（1）Pm-PS 取决于泥浆压力与地层孔隙压力之差； （2）RTln(am/as)/V (渗透压)取决于泥浆水活度am与地层水活 度as 之比值 。显然，在泥浆密度一定的情况下，可通过 调节钻井液活度来控制△P， 进而控制滤失量大小。
若am>as ,，则渗透压>0，渗透压的存在使渗滤压差△P增大。 若am=as ,，则渗透压=0，渗透作用对渗滤压差△P无影响。
破乳电压：使乳状液破乳或使水滴聚结合并形成电流通 路所需的最低电压。 破乳电压越高，乳状液越稳定。 乳化稳定性影响因素： （1）电解质浓度：水相电解质浓度愈高，水的导电性愈好，
破乳电压降低；
（2）水含量：水相增加，水滴间的平均距离缩短，电流易
于击穿，也容易合并成电流通路，因而降低电稳定性；
（3）水润湿的固体：水润湿固体形成大的水滴，因而降低 电稳定性； （4）水珠大小：水滴愈大，乳状液的稳定性越差，一般要 求保持在3-5μm; （5）温度：温度升高，乳状液的稳定性变差。
对于密度小于l.68g／cm3的油基钻井液，也可用碳酸钙
作为加重材料。虽然其密度只有2.7g／cm3 ，比重晶石低
得多，但它的优点是比重晶石更容易被油所润湿，而且具 有酸溶性，可兼作保护抽气层的暂堵剂。
二、油基钻井液性能

1、固相含量 在满足钻井液流变性和滤失造壁性前提下，固相含量尽量少。 2、流变性
第二节
活度平衡的W/O乳化钻井液
一、活度平衡：指通过增加水相中无机盐的浓度， 使钻井液和地层水的活度相等，从而达到阻止泥 浆中的水向地层运移的目的。 二、滤失量影响因素 ：
滤失方程：
dVf
KAP dt h
二、滤失量影响因素
1、降低K 使用具有封堵作用的处理剂，如沥青类产品，具 有浊点行为的多元醇等。 2、增加滤液粘度 3、降低△P

影响W/O乳化钻井液的粘度与切力的因素：亲油胶体、油
水比、温度与压力。
(1)亲油胶体与油水比
增粘机理：亲油胶体与水滴之间相互作用，形成空间网架结构。
W/O乳化钻井液动切力τ0取决于：W/O体系中亲油胶
体和水滴的数量，以及两者的相互作用力大小。
(2)温度和压力对流变性影响 在实际钻井过程中，井内钻井液所承受的温度和压 力同时随井深增加而升高。一方面温度升高使油包水 乳化钻井液表现粘度降低，另一方面压力升高使其表 观粘度增大。大量实验研究表明，常温下压力对表观 粘度的影响确实很大，但随着温度升高，压力的影响 逐淅减小。当钻至深部地层时，虽然井下高温引起的 表观粘度降低会从压力因素中得到部分补偿，但总的 效果是，温度的影响明显超过了压力的影响．
1、油相
（1）柴油
①闪点和燃点分别在82℃和93以上℃，确保安全 ； ②苯胺点在60℃ 以上，控制芳烃含量，减少对橡胶部件的腐蚀； 苯胺点：等体积的油与苯胺（芳烃）相互溶解时的最低温度 苯胺点 芳烃含量
③粘度适宜，以有利于流变性控制
（ 2）低毒矿物油
2、水相
淡水、盐水、海水。

3、乳化剂 作用：维持油包水（W/O）或水包油（O/W） 乳
《钻井液工艺原理》 讲义
第七章 油基钻井液
前言
一、油基钻井液：以油为连续相的钻井液。
二、油基钻井液特点 优点 有利于井壁稳定 抗污染能力强 润滑性好 对油气层损害小
缺点
成本高 污染环境 钻速低
抗高温
三、油基钻井液发展
第一节


油基钻井液组成与性能
一、油基钻井液组成
固体的表面，并将亲油端指向油相时，原来亲水的固体表面
转变为亲油。
5、亲油胶体

定义：分散在W/O乳化钻井液油相中的固体处理剂 （有 机土、氧化沥青、亲油褐煤粉等）。 作用：增粘与降滤失。

有机土：亲水的膨润土 + 季胺盐类阳离子表面活性剂 亲油粘土。
氧化沥青：石油沥青经加热吹气氧化处理后与一定比例的 石灰混合而成的产品。

6、石灰

（1）提供Ca2+有利于二元金属皂的生成和W/O乳状液的稳定。


（2）维持钻井液PH=8.5-10，防止钻具腐蚀。
（3）防止酸性气体（H2S和CO2）污染钻井液
Ca(OH)2 + H2S Ca(OH)2 + CO2
CaS + 2H2O CaCO3 + H2O
7、加重材料
重晶石粉在水基和油基钻井液中，都是最重要的加重材 料。对于油基钻井液，加重前应注童调整好各项性能，油水 比不宜过大，井适当地多加入一些润湿剂和乳化剂，使重晶 石加人后，能及时地将其颗粒从亲水转变为亲油，从而能够 较好地分散和悬浮在钻井液中。

HLB：亲油亲水平衡值；HLB值越大，亲水性越强， 越有利于形成O/W型乳状液。 HLB值的选择：HLB=4-6，适于作W/O型乳化剂 HLB=8-18，适于作O/W型乳化剂



4、润湿剂

作用：把原来亲水的固体表面转变为亲油，有利于亲水

性固体在油相中悬浮。
作用原理（润湿反转）：润湿剂为具有两亲结构的表面活性 剂，分子中亲水的一端与固体表面有很强的亲合力，吸附在
3、滤失量
特点：滤液是油而且滤液量低。 W/O乳化钻井液：API滤失量≈0，HTHP滤失量<10ml。
低胶质W/O乳化钻井液：API滤失量<10ml ，HTHP滤失量<4 原因：（1）亲油胶体形成致密泥饼；
（2）乳化水滴的堵孔作用
（3）水相的高含盐量有效地降低了水向井壁岩石的渗透。
4、乳化稳定性
若am<as ,，渗透压<0，渗透压的存在使渗滤压差△P减少。
由以上分析可知，从减少滤失量、维护井壁稳定的角度 考虑，我们希望尽可能降低am 。
三、活度控制方法
am与水相无机盐含量有关，无机盐含量含量越高， am越小。
状液的稳定性
降低界面张力 作用 机理 在油/水界面上形成具有一定强度的吸附膜 增加外相粘度
(1) 以空间构型为依据选择乳化剂

乳化剂的空间构型：主要指乳化剂分子极性基团截面积直径


d极 和非极性集团截面积直径d非极的大小。
乳状液类型判断： d极>d非极易形成O/W型

d极<d非极易形成W/O型
(2) 以HLB为依据选择乳化剂