鉆井液膠體化學(xué)

鉆井液中的基本膠體化學(xué)問題

孫德軍2012.101水基鉆井液膠體主要組成粘土、油滴、水溶性聚合物、表面活性劑、電解質(zhì)等主要功能懸浮、攜帶鉆屑穩(wěn)定井壁、控制地層壓力冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具傳遞水動(dòng)力獲取地下信息“海洋石油981”：第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)，總造價(jià)近60億元該平臺(tái)長(zhǎng)114米，寬79米，面積比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)還大；從船底到鉆井架頂高度為136米，相當(dāng)于45層高樓。據(jù)測(cè)算，世界石油產(chǎn)量中約30%來自于海洋石油，深水油氣資源開發(fā)正在成為世界石油工業(yè)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)和科技創(chuàng)新的前沿。我國南海具有豐富的油氣資源和天然氣水合物資源，石油地質(zhì)儲(chǔ)量約為230億-300億噸，占我國油氣總資源量的1/3，屬于世界四大海洋油氣聚集中心之一，有“第二個(gè)波斯灣”之稱，其中70%蘊(yùn)藏于深海區(qū)域。4山東大學(xué)的膠體與界面化學(xué)鉆井液技術(shù)的發(fā)展水基鉆井液的共性1957年國內(nèi)第二個(gè)膠體化學(xué)研究室1983年與原石油部共建“油田膠體化學(xué)應(yīng)用研究室”1999年膠體與界面化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東大學(xué)的膠體與界面化學(xué)－－－建立與發(fā)展“大慶油田發(fā)現(xiàn)不久，他就提出鉆井泥漿的表面化學(xué)問題，他總是不遺余力的以自己敏銳的洞察力為祖國建設(shè)服務(wù)?！保◤埓婧圃菏?，化學(xué)通報(bào)，2002）傅鷹院士51.SY/T5233-91“鉆井液用絮凝劑評(píng)價(jià)程序”2.聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿,地質(zhì)出版杜，19803.聚丙烯酰胺泥漿成分與性能的研究,地質(zhì)出版社,19814.微乳液理論及其應(yīng)用，石油工業(yè)出版社，19955.表面活性劑及其在油氣田中的應(yīng)用，石油工業(yè)出版社，19956.應(yīng)用膠體化學(xué)，科學(xué)出版社，19987.正電膠鉆井液,石油工業(yè)出版社,19998.表面活性劑在水泥和瀝青混凝土中應(yīng)用，輕工出版社，20019.表面活性劑在能源和選礦工業(yè)中的應(yīng)用，輕工業(yè)出版社，200210.膠體與表面化學(xué)（第三版），化學(xué)工業(yè)出版社，200411.膠體化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年12.石油開采中的膠體化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)專著6鉆井液技術(shù)的發(fā)展水基鉆井液抑制劑大幅攀升大、小陽離子及兩性離子聚合物、正電膠、鋁化合物胺類甲基葡萄糖苷、聚醚甲酸鹽在持續(xù)關(guān)注正電性處理劑的同時(shí)，電中性（非離子型）處理劑進(jìn)一步發(fā)展。7clay-freeACCOLADE?SystemENCORE?SystemINNOVERT?SystemINTEGRADE?System2.lessorganophilicclay油基鉆井液中不再使用有機(jī)土或用量大幅減少891020緊06寧年國竄外鉆碌井液困體系此和處膚理劑謝分類-張克榴勤“兇水基林鉆井顯液：不分宰散鉆仗井液稼、分餓散鉆聞井液疑、鈣撕處理臂鉆井浮液、糟聚合扔物鉆扮井液塊、低借固相際鉆井糾液、跡優(yōu)質(zhì)鐘水基分鉆井褲液、辱鹽水廁鉆井駝液、菜高溫鐮高壓技特種純產(chǎn)品垃、完清井液債、裸峰眼清宿潔液冠、鉆燃進(jìn)液；喬”國內(nèi)忌外鉆裕井液驚技術(shù)濫進(jìn)展高及對(duì)棵鉆井踐液的環(huán)有關(guān)宴認(rèn)識(shí)-王中盈華“脖國內(nèi)勿在生抖產(chǎn)中姨結(jié)合迎實(shí)際毀情況夸，借遞鑒國堆外新崖技術(shù)氏，逐步兩形成乎了兩滅性離樸子聚頭合物弱鉆井炎液、帖正電稱膠鉆攀井液神、硅綢酸鹽稻鉆井英液、聾甲基早葡萄珠糖苷胖鉆井茅液、券聚合尿醇鉆漲井液冒等一濟(jì)系列康新技悄術(shù)…惱…”水基都鉆井肆液11鉆井丙液水（陶鹽）指或油粘土讓顆粒、油/水滴水/油溶晉性聚統(tǒng)合物旱、表堡面活宇性劑鉆井萄液的螞基本厘問題吩？調(diào)控粒子蓄間相日互作勵(lì)用維持青適度僅的分替散／騰聚結(jié)抑制慶與分菊散的設(shè)平衡12分散珠介質(zhì)水（摸鹽水繞）油13粘土“成瓣也粘客土敗涌也粘哀土”（既覽要利土用又基要控里制）14粘土-陽離協(xié)子交宜換粘土坊陽離鮮子交畜換容乓量指在繳分散膨介質(zhì)據(jù)的pH值為7的條顫件下按，粘久土所砌能交弟換下哲來的比陽離屠子總輔量。扔影響令因素捧包括除粘土輔礦物和的本竊性、加粘土僅的分哥散度縣、分蓬散介眠質(zhì)的禿酸堿道度。鉆井劉液中她膨潤(rùn)誕土含吃量的忍測(cè)定呀（亞甲須藍(lán)法）鈉土癥、鈣姑土等鹽水煎漿中pH降低鈣土滾的人急工鈉堤化處理兇劑的賄吸附…15樣品分子式鈉鈣摩爾比鈉蒙脫土（提純）(Si3.79Al1.57)(Na0.934Ca0.050)(Mg0.414K0.038Ti0.018Fe0.40)O10(OH)218.68:1土耳其土（未提純）(Si3.89Al1.15)(Na0.32Ca0.198)(Mg0.17K0.07Ti0.01Fe0.20)O10(OH)21.61:1懷俄明土（提純）(Si4.10Al1.69)(Na0.37Ca0.13)(Mg0.29K0.033Ti0.008Fe0.27)O10(OH)22.85:1蒙脫賓土的牛鈉鈣惑比16水基蛛鉆井知液中轟的油恭相主動(dòng)匯混入足或鉆椅遇？原油專（瀝局青）乳化單、磺蛋化瀝鞏青白油聚醚彩類171835界nm積1m粗乳液納米乳液微乳液粒徑1-10μm50-500nm10-100nm乳化劑濃度低中高外觀不透明透明、半透明或乳白色透明、半透明穩(wěn)定性不穩(wěn)定長(zhǎng)期動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定熱力學(xué)穩(wěn)定納米史乳液貧、粗朵乳液歇和微熄乳液友的對(duì)錢比納米續(xù)乳液燃簡(jiǎn)介本質(zhì)：熱獵力學(xué)弊不穩(wěn)訴定，艇體系煙性質(zhì)旗依賴階于組害分混百合方亭式和佩順序1819

乳液的初始粒徑隨著HLB值的變化最佳HL濫B值1920乳液銳滴的ze抬ta電位筍隨著pH值的轎變化,絨S盆=5掙w洪t%術(shù),盈O=秀20疤w貸t%映,儉T=動(dòng)16繡℃Ze慕ta電位2021正電意納米售乳液告的制臨備兩步慢法制舒?zhèn)湔纂娂{性米乳袍液乳液Ze離ta電位革和平戒均粒趙徑隨CT罷AB濃度殃的變振化不同呼濃度CT企AB乳液腿的粒額徑分駕布2122一步歲法制瀉備正胸電納霞米乳怨液不同CT勻AB加量閱時(shí)ze惹ta電勢(shì)莖和平炎均粒謹(jǐn)徑不同CT餅AB加量腎時(shí)的孫粒徑從分布22微乳胃稀釋逃法制軍備的鬧正電螞納米形乳液微乳割液中1.泛5蘭wt頌%屬D2上30對(duì)納擦米乳食液粒各徑的劇影響23稀釋圍溫度而對(duì)乳社液粒匯徑和扔穩(wěn)定旱性的褲影響24PI泛C法制恐備的哲正電勻納米貼乳液25乳液佩在70劫℃恒溫拆放置不同柳時(shí)間邀時(shí)乳桃液的晉外觀棕變化周，由龍左向紫右乳謎液中CT贏AB濃度見分別疲為0~君5mMPI旋C法制忽備的令正電悶納米伶乳液(a塘)宴0龜da售y(b賽)嫌14爹d廉a(chǎn)y26失穩(wěn)康乳液蜓的再橫利用冷凍鬧前（捐左）遷后（別右）貼乳液混流動(dòng)貌性的焰變化27編號(hào)所加失穩(wěn)乳液比例/%失穩(wěn)乳液含量

/gSaa/gOil/gWax/g液固蠟比例滴加的水量/g乳液性能111.121.63.23.21：18與原乳液一致216.731.42.82.81：171天后分層316.731.43.931.672：17乳液穩(wěn)定42541.23.471.332：161天后分層533.31027.60.44：110乳液穩(wěn)定633.3102713：1107天內(nèi)未分層所加預(yù)失穩(wěn)愁乳液姥比例覽對(duì)乳鼻液再燈生過僚程的強(qiáng)影響失穩(wěn)醫(yī)乳液捏的再夢(mèng)利用2829乳液爪的基哄本應(yīng)異用功戚能降低腸摩阻抑制烈粘土衛(wèi)膨脹提高每鉆屑和回收柄率對(duì)泥洗漿結(jié)破構(gòu)強(qiáng)檢度影后響小29現(xiàn)場(chǎng)破應(yīng)用虹大約30學(xué)0口井區(qū)塊染：勝卵利、駐新疆量、中膏原、爺江蘇烤、四島川等地試驗(yàn)奔井的翠類型賄涵蓋眉了探靈井、星開發(fā)前井和怒水平烤井、噸定向扮井、敏側(cè)鉆全井、白分枝碑井、罵大位熟移井監(jiān)等多遵類特念殊工樸藝井扒。為江釀蘇水旱鄉(xiāng)油床田等辮環(huán)境干敏感騰區(qū)水搏平井推探索戀出一帽條新嫁途徑貪。30表面拴活性適劑胺（逆銨）拳類聚醚磺化仔聚合錢物的予起泡31聚醚帖濃度膊為1％時(shí)嬌鉆井始液粘滾附系雖數(shù)與咬溫度割的關(guān)營(yíng)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聚胺乙二煌醇類(R抓O)2NCH2CH2N(O參R)2聚胺類胺（客銨）火類抑制制劑質(zhì)子巡壽化反賓應(yīng)：33頁巖爹抑制絨劑胺鋁鹽包被狠劑en登ca涌ps免ul燒at添or高分進(jìn)子量伯的部完分水赤解聚租丙烯筆酰胺防泥貧包劑an寺ti掛-a材cc難re驕ti挺on悟a岡ge庫nt降濾劉失劑高性催能水做基鉆積井液HP榜WB殃MHi兵gh泊p售er宜fo賺rm公an蹦ce禁w蝴at蓋er雪b樸as羞ed去d碼ri喪ll龜in誘g鉤mu好d34有機(jī)獨(dú)胺水騾溶液艱的表哥面張鈴力35Am炸in腦e-成1在粘盾土上皇的吸陡附曲錦線MI聚胺曬在粘辦土上邀的吸傻附曲械線電解像質(zhì)對(duì)槍胺在什蒙脫歐土上幕吸附怎的影向響36溫度糞和電扭解質(zhì)付對(duì)胺險(xiǎn)在蒙流脫土創(chuàng)上吸篇附的宗影響Am悶in已e-先1在粘掘土上訊的吸拐附曲櫻線MI聚胺歪在粘千土上綿的吸螺附曲潛線37蒙脫型土水牢化與羽否對(duì)刻胺吸先附的庸影響38胺及懲典型陽離失子活陡性劑對(duì)粘板土顆葛粒Ze痰ta電勢(shì)蠶的影講響39胺插嚷入粘規(guī)土層特間示侵意圖樣品處理層間距空白胺胺-NaCl胺-KCl胺-CaCl2MI聚胺（?）12.5114.0013.6213.7514.17Amine-1（?）12.5113.8313.8313.8113.94Amine-3（?）12.5117.8217.8516.4216.0040溫度遲和電旗解質(zhì)侍對(duì)含播胺粘俯土漿pH值的擊影響41條件回收質(zhì)量(g)回收率(%)蒸餾水2.70井漿加胺前11.6135.64井漿加胺后16.9657.04實(shí)驗(yàn)條件:150℃滾動(dòng)16小時(shí)胺提在高井矩漿回蓋收率注：臨11廟1-蛇X9，井貧深23愁30米(東二呆段)，居加量0.朵35親%421.當(dāng)處竹理劑語分子絮結(jié)構(gòu)棵中有較長(zhǎng)尺碳鏈觸和季在銨鹽嘆陽離嶼子基伐團(tuán)時(shí)，崗雖然奮對(duì)粘檔土分?jǐn)D散造少漿性鍛有極借強(qiáng)的及抑制拘能力默，但失水餡偏大，而憐且起泡毅多，不丈適合肅用作嗽鉆井破液抑務(wù)制劑越。分子椒結(jié)構(gòu)倦中不含尿長(zhǎng)碳協(xié)鏈和翻季銨些鹽陽脖離子烈基團(tuán)扁的非喂離子趟型有藥機(jī)胺站類，有難一定披降低澡表面挎張力融和升構(gòu)高粘盆土漿pH值的賊作用賄，對(duì)豈粘土掉顆粒ze己ta電勢(shì)畫影響帆不大庸，因嬸此，旅在明坊顯抑再制粘貴土分掩散造隸漿作室用的氧加量市時(shí)，跑對(duì)已港水化牧分散興泥漿釋有一且定的羽降粘啞和降舍濾失扒作用類，達(dá)章到一畫定加凱量時(shí)弟亦無傍需加芳?jí)A提押高pH值。當(dāng)鉆防井液匯抑制跡性不字足固窄含、坐粘切圈上升拿急需鋸強(qiáng)化貨抑制家性時(shí)知，聚痕合物劇、正脖電膠意等多甲數(shù)抑避制劑?！绊?xiàng)加不德進(jìn)去扶”，新片型的霸胺類辮或許譯是不嶄多的撞選擇裂之一典，可役望用炭于高固慰含鉆鋒井液循抑制瓦性的提始高和擔(dān)粘切濤調(diào)控那。胺類蛇抑制焦劑小攝結(jié)43合成菜聚合鑰物水基豈鉆井噴液中聞高溫牌高鹽橡的影控響44粘土聚合瘋物處洪理劑-降解絞、交料聯(lián)、利解吸墻附高溫?cái)z高鹽戶水基刃鉆井聯(lián)液面布臨的躁問題45公司名稱組分溫度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、磺化單體、交聯(lián)單體232℃BASF

polydrill磺化聚合物、磺化褐煤200℃BakerHughesPYRO-TROL?AM-AMPS260℃部分彩國外方公司溉的高史溫處茂理劑46有無收差異?聚合澆物水背熱處德理（繭降解行?。┧ず蠹討M入泥蒙漿聚合摔物（災(zāi)或溶購液）彼直接減加入竹泥漿47實(shí)驗(yàn)條件AVmPa?sPVmPa?sYPPaFLmlpH聚合物降解混合處理200℃/16h(鹽水基漿)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（鹽水降解）7.06.01.07.0-8.08.50200℃/72h室溫/24h3.53.507.28.57注：墻（*）為戀未“灣預(yù)降恰解”醉聚合爆物對(duì)斤比數(shù)杏據(jù)4%鹽水很泥漿攜：4勾wt節(jié)%粘土+1免.5徹wt酬%聚合摔物聚合容物“怎預(yù)降制解”騎對(duì)鹽桿水泥盤漿性銀能的昨影響482滋%SS端MA聚合膏物高京溫處秀理對(duì)魯鹽水肢泥漿生性能澡的影御響實(shí)驗(yàn)條件AV/mPa?sPV/mPa?sYP/PaFL/ml

pH聚合物熱處理混合處理聚合物NaCl鹽水溶液常溫室溫靜置24h后120℃/8h4.52.02.5347.68聚合物NaCl鹽水溶液120℃/8h室溫靜置24h后120℃/8h5.52.03.5467.51聚合物CaCl2鹽水溶液常溫室溫靜置24h后120℃/8h4.52.52.0267.92聚合物CaCl2鹽水溶液120℃/8h室溫靜置24h120℃/8h2.52.50197.71聚合物復(fù)合鹽水溶液常溫室溫靜置24h后120℃/8h4.52.02.5427.20聚合物復(fù)合鹽水溶液120℃/8h室溫靜置24h后120℃/8h4.52.52.0307.18注：訴聚合縣物-粘土圍分散蛾體系衛(wèi)：4駁.0哭wt半%Na誦Cl+檔2.肚0殖wt鍬%腦P漠SS聽MA語+4畏w煙t左%泥漿；0.閘5宰wt答%村C見aC滔l2+2捆.0廢w臨t閣%啦PS申SM給A+杜4行wt慮%泥漿；0.箭5鋼wt紗%乘C揉aC蔽l2+4澤wt攜%Na籮Cl+臘2.逼0糟wt職%免PS丟SM帳A+潮4纏wt令%泥漿；49氯化捎鈣加辟入前袖后聚尸合物設(shè)水溶傻液水不逮溶聚里合物糾有無戚降濾諸失作請(qǐng)用？50聚合蠟物對(duì)寒鹽水?dāng)n、復(fù)予合、層飽和耗鹽水喜基漿異濾失篩量及諸流變費(fèi)性能表的影總響實(shí)驗(yàn)條件AV/mPa?sPV/mPa?sYP/PaFL/ml

pH聚合物混合處理*聚合物水溶液

與鹽水基漿混合后200℃/16h老化

6.05.50.511.08.99#聚合物水溶液

混入復(fù)合鹽水基漿后200℃/16h老化

11.256.55.758.48.73#聚合物膠乳

與鹽水基漿混合后200℃/16h老化

12.05.07.020.08.70☆聚合物飽和鹽水溶液

飽和鹽水基漿混合后200℃/16h老化

9.08.01.09.08.36*箭組成溜：4詢wt港%的泥裹漿+4膜w鬼t敏%Na路Cl+準(zhǔn)1.戶5w煙t凝%聚合湯物；#組成特：4脈wt蔬%的泥鄭漿+4wt辨%N姐aC麗l+0議.5蠅w姐t%我Ca漿Cl2+1熔.5翁w胸t%聚合桌物；☆組午成：4鳴wt嘆%的泥豬漿+3菌0wt抓%N溝aC猾l+1寫.5濕w倆t%聚合廚物。粘度碧降低年能否計(jì)說明機(jī)聚合米物降舅解？低分表子量洞必然俗是低屬粘度隊(duì)！低粘鳳度一江定對(duì)彼應(yīng)低遠(yuǎn)分子裳量？不同耳溫度滋處理妻后PA醫(yī)MP芝S水溶棵液表冷觀粘眾度隨鎖氯化條鈣濃歷度變普化曲羊線不同其溫度槽處理覽后PS冤S水溶威液表泊觀粘姑度隨氯繡化鈣熊濃度業(yè)變化羅曲線52SS竟MA（x:蓬y=1章:1）PA顧MP多SPS采S高溫休高鹽歐對(duì)水?dāng)D溶性慚聚合晉物的旱影響-降解府？析