第七章油基钻井液

第七章油基钻井液《钻井液工艺原理》讲义前言一、油基钻井液：以油为连续相的钻井液。成本高污染环境钻速低有利于井壁稳定抗污染能力强润滑性好对油气层损害小抗高温优点缺点二、油基钻井液特点三、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）乳状液的稳定性作用机理降低界面张力在油/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

(2)以HLB为依据选择乳化剂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。（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+H2SCaS+2H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O6、石灰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。7、加重材料对于密度小于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。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。(1)亲油胶体与油水比(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．3、滤失量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<40ml。特点：滤液是油而且滤液量低。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。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；4、乳化稳定性

（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。第二节活度平衡的W/O乳化钻井液二、滤失量影响因素：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。滤失方程：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二、滤失量影响因素（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。

△P=（Pm-Ps）+RTln(am/as)/V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