用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用

用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用类别：石油工业作者：LuiF.Nicora,WilliamM.Mcgregor关键词：钻井液,添加剂,APG,生物降解,液体损失,流变性【内容】一､前言在钻井过程中,当钻井液遇到可渗透的岩石层时,通常都具有一种失去水相(“流体损失”)的自然趋势,尤其是在那些超过岩石孔隙压力的高压井中,这些问题更为严重。在过去的几年中,已经研制并成功地使用了各种各样的控制流体损失的添加剂。在静态和动态条件下,它们能在井壁上结成滤饼,其粘性又不足以限制钻井液在井中的循环,且其不可渗透性却足以减少因渗入地层而产生的液体的损失。用于钻井液中最著名的添加剂有:①水化膨胀性粘土,如膨润土,它通常还需和其它降滤失剂一起使用;②褐煤,一种经NaOH或多价金属盐如Na､K､Fe､Cr､Ti处理而形成的氧化､磺化､磺甲基化产物;③Na､K､Ca､Cr､Fe､Ti的木素磺酸盐;④聚合物,包括羧甲基纤维素､PACs(聚阴离子纤维素)､生物高分子聚合物(如黄原胶和硬葡聚糖)､合成聚合物(如丙烯酸与丙烯酰胺的均聚或共聚物)､聚半乳糖甘露聚糖及其衍生物､羧基烷基化或交联的羧基烷基化淀粉。含有上述添加剂的钻井液在使用时,必须满足详细的技术要求,然而由于岩层高度的多变性､温度及压力条件等因素的影响,添加剂的用量或为达到预期效果而选用的添加剂种类需要作较大的变动。正是由于这些添加剂或其使用,通常也会以一种不良的方式影响到泥浆其它的可变特性(如粘性､润滑性､粘土膨胀阻力等)。最后的钻井液配方必须详尽地综合考虑流体损失和其它流体特性,还要考虑配方自身的成本和因使用这些添加剂而带来的生物降解及其潜在的环境污染等问题。这类环保问题已逐渐为人所重视,与此同时,既具有环境可以接受的特性,又兼备多功能作用,并能潜在地取代少数功能单一品种的添加剂已逐渐为人们所关注。二､APG近年来,以可再生性天然糖化物或类脂为原料而生产的糖基非离子表面活性剂作为洗涤剂,尤其在化妆品和个人护理用品方面,已被发现具有日益广泛的用途。这些半天然的表面活性剂及APG颗粒的迅速应用主要是受两个良性因素所驱使:首先是其优良的润湿性和乳化性;其次是其高效率的需氧生物降解性。APG本身低毒和降解迅速的良好品质成为其在众多领域得以大量应用的关键所在。由葡萄糖与C4～C14的脂肪醇经生物酶催化制备的APG产品(其中C4～C10的APG产品为水溶性,C12～C14为油溶性),除APG外,其产品中还不可避免地含有少量足以拓宽其商业使用价值的异构体及烷基链长不同的脂肪醇。与其它传统的表面活性剂不同,APG具有良好而规律的表面活性,以APG作为钻井液的一种组成部分的进一步研究也许可以获得更多有价值的资料。本文把APG作为降滤失的一种协同添加剂使用,室内研究了其对钻井液降滤失特性的增益情况以及作为糖基表面活性剂聚合物为环境接受的可能性,发现在钻井液中加入极低浓度的APG即可以极大地改善整个泥浆系统的所有特性。以适当溶剂溶解的长链的APG颗粒与短链的APG产品一样具有良好的水溶性,能够发出令人愉悦的气息,其水溶液呈现出较低的粘度和较好的牛顿流变性,且在对水硬度敏感的环境APG都显示出较高的起泡能力(尤其是具有短链烷基的APG)和润湿能力。APG能降低水/油界面张力,这使其还兼备了良好的去污力和乳化特性。其产品中所含脂肪链基长短的巨大变化为其在获得最佳HLB值的范围内,营造了一个宽松的选择空间和因材施用的上佳环境。三､实验测试根据所研究的各个配方准备钻井液,其流变性及流体损失特性,采用API仪器和方法测定。水溶性的APG(短链)可以直接加入,水不溶性的APG(长链)经由10wt%的APG/乙醇的乙醇溶解后加入。尽管由于极低的APG用量以及商业级APG产品中含有本身就具有消泡特性的少量脂肪醇杂质,使得消泡剂的使用显得不太必要,但应用时仍可以加入适量的消泡剂以避免潜在的起泡问题。生物降解测试可采用OECD301D(封闭罐式测试)方法,经28天的实验,约60%以上的APG已经降解,这证实了APG可以“迅速生物降解”的性质。淹润滑雷性测魄试采执用的薪是射OF组IT恋E仆润滑宁测定菊仪。因地层畅损害婚测试霜是用陆“C晴la割sh隙ac肿h廊sa心nd猴st隙on爱e”铺(鉴含有器90巴%画石英尿和那2%蛾粘土于)比的岩勾心样煮品瞎,算在井70娘℃套下进见行。恐该岩马心样采品的灿半径归为雾5c染m,缺长度神为凶5c冈m,阁被装旗在言Ha命ss语le我r止容器硬中短,流在约捞14缘00洪lb剖/i惰n搬2愉的限炊制压肺力下痰测试录。这估项测蹦试包立括评严价岩杂心对以气体福和绸3%碰KC爆l雷盐水父的初泻始渗竞透率输(k嫁in牺.g典as纺和暮k册in瑞,b尤),继然后串将其娇在态70避kg逢/c炒m罢3怪高压白的钻指井液行中放链置并2h覆(1滩h顽动态增,1筹h害静态授),邮随后务测试叹其对螺气体舒和盐钢水的盯最终千渗透蛛率藏(k碰fi弦n,景ga弟s坑和轧k爹fi塌n,烘b前)捧。气圣体和吐盐水便的流脏动方菜向与夜钻井摄液正钓好相奶反。滔放置德2h饭期间蛮的流德体损览失也胶附带颠地被愤测量序。岩膀心渗灶透实剃验完两成后察,喇测试顺“l恭if谦t-岔of理f缓压力编”(端即岩狡心脱坏去泥振饼时敏的使稻用压悦力堤)朵。然究后茂,坊在测锐试其抗“初回流赖渗透打率奇”忍之前常,保将该研岩心许用酸披进行梨处理批。根唇据肯AS自TM专D1悔14括1-老75搁(便为替老代真羡实海济水制赠定的应标准觉细则敬)狗的详趴细程勤序横制备舌合成朋海水嫂。氧四配､择流体么损失奴､贡流变倒学和翼辅助道效应歼被研悄究的备泥浆路至少孩含有白一种装水溶姜性的烈聚合瓣物及劳一种技以上先的烷晌基辰(手多趴)蓝葡萄楚糖苷裤,偏且这纱些泥帜浆具猫有有旁效地角减少巧流体背损失价和较叹好地负抑制没加热勤老化凝的特惯性。危此外谜,虽其润麦滑性廉和抗胃细菌含侵袭呀的敏摄感性乒也得阀到了慎改善块。眯曾报构道过塔有关售高浓嘴度甲站基苷席在水香基钻刘井液丑中具料有良然好的回页岩竭稳定做作用下。我斩们正比在研饿究的误是当熔AP卸G降用于罪水基胶泥浆伍时此,姐其对呈页岩愧失水腔的抑易制情疲况。悲在大情多数宽实验堪中崖,筑轻泥丘浆用船来增娱加实鄙验之买间的办差异讽,衡最好浸的逃AP赌G苗则在阀更现挺实的乐泥浆特体系求中研丰究手(峡例号6)古。照例巧1:爪配制急一系雁列含得水溶犁性聚抢合物积和何AP致G傍总重贱量相呼同的狂实验搅用钻邻井泥糕浆。糕水溶宰性聚酱合物亭(聚规整某的悟PA溉C屑与黄我原胶青的比忌例为距1∶愉1)礼和堤AP拨G警的比吗例在面确保碰总重棵量恒丘定的加前提璃下有并所变俭化。蛇由实较验可靠知耀,毒在总沙含量啦相同取的前练提下惊,肃将水粉溶性辫聚合榆物和手AP慰G即复配艇用于豪减少竞流体况损失循的情叠况与奔其各冤自单拢独作粱为所酸谓的沉添加魔剂投使用赢的情袄况对教比都,使发现续单独欣使用隆AP晓G句的效印果不殖如与站聚合嫂物混沫合更吐有效公。然蕉而举,匆用勒AP挪G时替代沉15闲%糊的水偏溶性凭聚合导物能毁将液帽体损孤失减投少约饰50岔%匀。添百加了摧AP穗G狮的泥庙浆其独粘度舍几乎愁没有盏变化头。喉例夺2:阅将一形定量李微量租的不忠同类欣型的添烷基秆(誉多驱)顽葡萄浇糖苷蒜添加谦到含孟有可退溶性盯聚合锐物侧(口规整辣的匆PA长C暮和黄弦原胶混)乖的泥贼浆中致,跑配制隙成一走系列守轻质安泥浆妹。这谊些泥齿浆在真12吸0℃款老化召16凤h抄后谎,彼其嚼HP靠HT挖FL宁AA草(烟高温辫高压活下的鞭流体幸损失左值蛾)格降低那,胆测定光结果搞显示建将特刑定类玉型撑AP炸G堡以极宏低的剃浓度于(腹约占遇泥浆缝总重魔的伯0.兆00歌8w俘t%倒)帐添加狠到泥砖浆中女,遭即可墙把老份化后悠泥浆千的偿HP她HT些流体哄损失撒降低陷至原辽先的驴一半贪。这屑种罩HP笋HT拒FL镇值的匪降低战情况匪在甲源基葡检糖苷唯或茅AP辈GC且4熔的泥祥浆体荣系中堡均观遵察不痒到盾,鹿仅对蛮长链吓的车AP吧G外泥浆临体系柿是有梯效的唉。袄作为票参考萌的其堡他类拣型表必面活蕉性剂陶,D杯ME滨(坦钻井袜泥浆矮乳化椅剂绪)善和禾DM高S(翁钻井影泥浆哨表面恳活性吓剂帽)劝在减僵少流细体损狂失方习面的螺贡献席几乎别没有棕。在逐同一兰类型墨的泥剖浆堪配方算中营,兔测试被并研订究了纤两种践AP荒G曾对泥域浆润税滑性肺的影燥响。槐含有花AP韵G恰的泥烤浆的烫摩擦直系数桂得以园改善喉,画这也画许应兔该归写因于纠不纯丝的笨AP面G捉产品抄中残归存有侮少量携脂肪瑞醇贞的缘坦故。头例借3:序一个锋为顶盗部井辅眼腰(t缺op谦ho械le棕)邀配制叔的泥破浆用锤于研泽究加逗入油AP体G秤后对锯泥浆同特性扭所起算的作折用。井其结肯果显种示用仇上述糠被监两控的劫泥浆俭,跟随着迈其中犬AP币GA饺(缺一种槽优化裙的拘AP迎G弓组合测)抗加入砖量的叫增加沿,浩增强粥了泥浸浆的场流变挖性奶,里提高羞了悬抵浮特拆性奋(酒较高痒YP遮/P动V唱比例坦),阴因而筑减少桑了流完体损打失。贯然而末,贪经济孔因素瓣限制狐了雷AP听G恨为顶制部井土眼使花用的器应用记可能撒性。柿例孟4:跃表架1尝展示涛了几锤种以洽不同乞浓度悦(兆约占笛泥浆粱总重刘量的餐0.碧05塘wt颜%喝和减0.螺5w固t%读)烘配制币的含贿有瓶AP注GA弟(烛不溶哭于水织)虫的水宫溶性挎聚合施物泥迷浆与诵作为虫对比胳样的稳甲基妈葡糖菊苷及杆AP城GC朽4悲(钳都是寸水溶挠性康)暮水溶乘性聚摇合物该泥浆滤的对播比试更验。慨其结始果再摩次表骗明舅,践增加嗽AP反GA合的用槐量可磁以改美善泥弄浆的肌流体头损失绍。仅幸在泥摄浆流党变学丹上良颜性的正变化浅也是拾显而刮易见暮的。辛又一还次表收明甲跪基葡们糖苷概､究AP舒GC掘4拍(娱丁基瓜葡糖依苷胶)敏在这折方面彼没有密明显煮的效浴果。健另外夫,记在含源有连AP慢GA骨的泥页浆表颤现出首更好惧的抗资微生熊物侵伴袭的驾能力疲,低据对诵泥浆借存放菌两个齐星期善的初访步观批察茎,素发现辉仅有叫不含州AP稼GD顾的泥乔浆遭叼受到纺微生齐物的唯侵袭蛾。极例减5:躺按表才2篮配制进的钻赏井液花用于镜证实界由于庭AP区G哈的加规入在年硅酸略盐体芬系中慧所产趋生的秘差异亭。实折验结步果表塔明养,A比PG被的加吹入有奉助于斩改善披硅酸弟盐体晚系的粗流变督性虚､罗滤液缓性能健及耐遍温能旨力。帖表塔2乱在硅晴酸盐携体系饺中原AP歼GA俘的作线用帽泥浆亲配方忆:柳水栋35叨0g使+编氯化塔钾验15兵g+姥黄原垦胶浮1g健+预规整平PA垒C1拆.5坏g+彩改性史淀粉理4g羊+纯膨润金土钠尿盐存0.更5g谨+斑纯碱惯硅酸贯钠袜5(笛vo劝l%固)+填AP铲GA肾(总见下边表叨)+缴氧化胜钡抓30冷0g窝+A崇PG喇A(枪见下堤表尘)+兽氧化眨钡番12旬g喂注缠:势试验祖温度拾为两10苍5℃畜例此6:毯表狸3池用于翻记录盆在盼13默pp哥gK暂Cl谁-洲聚合活物泥舌浆体腔系中丈随近AP开GA央用量起的增造加其计泥浆牢行为摘的改陈变。垃测定科结果迈表明祸,垃该泥坊浆的妄耐温钻能力犯和高苹温滤广失性室均有适所改字善。敏表杰3银在拜13肉pp拥gK蜘Cl解-惠聚合辆物体踢系中尝AP圣GA根的作派用月泥浆掌配方辟:贷合成内海水摩35慕0g响+弃氯化纠钾苗10蹈.5祥g+敬黄原竟胶组1g急+可规整耕PA冲C1兴g+洲PA芹C1合g奖例阀7:潜表陈4锁显示叶了加赶入付AP鉴GA孔后抖,屈可以捉改善签黄原蔬胶溶献液的江耐温乒稳定食性。收将不测含奖AP疼GA敞的黄杀原胶柳溶液嗽与老锋化前打后均钥加入驻AP你GA投的黄张原胶淡溶液逝分别谈进行仆老化锁,绘实验跌数据少表明庄,廊在黄掀原胶石溶液厘老化甲前加德入倍AP用GA靠可以鲁充分裂地保而护该住聚合外物抗病热降奋解的积泥浆凉流变乖性能执。腹表福4丈在黄伍原胶传溶液怒体系钱中类AP绝G载的作焰用为五晌､俘地层宵损害印性能哪用两秒种以奋碳酸房钙聚怪合物纺为主女的钻后井液饭作对见照宅,储其中幼一种爸加入想了味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