白油基用有機(jī)土室內(nèi)性能評(píng)價(jià)

付 龍，潘 一，楊雙春

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

白油基用有機(jī)土室內(nèi)性能評(píng)價(jià)

付 龍，潘 一，楊雙春

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

油基鉆井液是一種重要的鉆井液，油基鉆井液具有抗侵蝕、抗高溫、潤(rùn)滑性好、有利于井壁穩(wěn)定以及對(duì)儲(chǔ)層污染程度小等特點(diǎn)。有機(jī)土是油基鉆井液中一種親油膠體，主要功用是增粘提切和降濾失。因此，對(duì)現(xiàn)有有機(jī)土應(yīng)用于白油中進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，現(xiàn)有有機(jī)土大部分在白油中成膠率較低，成膠率在50%以下；少數(shù)有機(jī)土可以在白油中達(dá)到成膠率標(biāo)準(zhǔn)且有效提高基液的粘度，但濾失量較大。

白油；有機(jī)土；成膠率；流變性

近年來(lái)，石油勘探逐步進(jìn)入深井及超深井階段，且社會(huì)對(duì)環(huán)保問(wèn)題更加重視，因此對(duì)鉆井液性能的要求越來(lái)越高。白油基鉆井液具有油基鉆井液的性能優(yōu)點(diǎn)并對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染，因此得到廣泛的應(yīng)用[1-3]。

有機(jī)土是油基鉆井液中的最基本親油膠體,在油基鉆井液中既可提高泥漿的粘度和切力,又能降低油基鉆井液的濾失量,因此有機(jī)土是油基鉆井液中不可缺少的添加劑[4,5]。由于有機(jī)土在鉆井液中主要起增粘提切的作用，因此其性能的好壞將直接影響鉆井液的流變性能和攜巖能力。目前，市場(chǎng)上的油基鉆井液用有機(jī)土在白油中的凝膠性和增粘提切效果參差不齊，因此對(duì)白油基鉆井液用有機(jī)土進(jìn)行室內(nèi)性能評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)用有機(jī)土選取國(guó)內(nèi)現(xiàn)有常見(jiàn)的幾種有機(jī)土，包括有機(jī)土BT838，OCMA，API，遼河有機(jī)土粉HMC-1和HMC-2。分別用六速旋轉(zhuǎn)粘度儀、變頻高速攪拌機(jī)及中壓濾失儀對(duì)相應(yīng)有機(jī)土進(jìn)行室內(nèi)性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。

2 有機(jī)土性能測(cè)試

通過(guò)國(guó)內(nèi)外的研究，發(fā)現(xiàn)全油基鉆井液存在滾前粘切較低的問(wèn)題，為此進(jìn)行高性能有機(jī)土的評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)油基鉆井液有機(jī)土主要針對(duì)柴油研制，在柴油中成膠率高而在白油和氣制油中成膠率較低[6]。

2.1 成膠率

量取450 mL的5＃白油和50 mL水混合溶液；分別加入3%～7%的有機(jī)土OCMA、有機(jī)土API、有機(jī)土BT838、有機(jī)土HMC-1和有機(jī)土HMC-2（精確至0.01 g）；分別將其倒入高攪杯，在3 000 r/min下高速攪拌30 min使其充分分散；量取100 mL混合液（Vm）倒入100 mL具塞量筒中，靜置90 min（用秒表計(jì)時(shí)）；記錄90 min后上層游離白油體積（Vo）。結(jié)果見(jiàn)表1[7]。

成膠率=(Vm-Vo)/Vm×100%

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)土 API、有機(jī)土HMC-1及有機(jī)土HMC-2在白油基液中的成膠率不高；有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838則成膠率較高，其中，當(dāng)有機(jī)土加量達(dá)到5%時(shí)，成膠率達(dá)到85%以上。分析可知，5＃白油主要為飽和烷烴，芳香烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)低（≤0.1%），極性弱，市面上大部分有機(jī)土在白油中不易分散、成膠。有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838在白油中成膠率相對(duì)較高，說(shuō)明這兩種有機(jī)土可以在極性較弱的溶液中分散成膠。

表1 有機(jī)土成膠率Table 1 Gelling rate of organic clay

2.2 有機(jī)土流變性能測(cè)試

選取在白油中成膠率較高的有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838進(jìn)行流變性測(cè)試。

量取450 mL白油和50 mL水；分別加入4%～6%有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838，分別在3 000 r/min條件下高攪30 min；測(cè)定其流變性[8]，結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)土 OCMA和有機(jī)土BT838在白油基液中可以有效的提高溶液的流變性能；當(dāng)有機(jī)土加量達(dá)到 5%時(shí)，流變性能提高最為明顯。分析可知，白油基漿對(duì)有機(jī)土層間結(jié)構(gòu)要求較高，不同有機(jī)土層片間堆砌的疏松程度、片層薄厚均不相同。間堆砌越疏松，片層越薄，則有機(jī)土在白油中的分散性越好，流變性能提升越明顯。

表2 有機(jī)土流變性能Table 2 Rheological properties of organic clay

2.3 中壓濾失量

在流變性測(cè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)不同加量的有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838進(jìn)行中壓濾失量的測(cè)定。量取不同加量的混合溶液各200 mL，分別倒入中壓濾失儀中；加壓至0.69 MPa，用秒表計(jì)時(shí)30 min，記錄濾出溶液的體積，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 有機(jī)土濾失量Table 3 Filtration loss of organic clay

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同加量的有機(jī)土OCMA和有機(jī)土BT838在白油為基液的溶液中，濾失量較大，不能滿(mǎn)足白油基鉆井液對(duì)濾失量的要求。

3 結(jié) 論

油基鉆井液是鉆井行業(yè)技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)課題，白油基鉆井液具有良好的性能及低污染等特點(diǎn)。而針對(duì)白油基鉆井液用的有機(jī)土還存在一定缺陷，因此針對(duì)白油用有機(jī)土需要被大力發(fā)展。筆者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

（1）現(xiàn)有有機(jī)土在柴油等極性較高的基液中成膠性能非常好，而在5＃白油基液中成膠性能普遍不夠理想，個(gè)別產(chǎn)品可以達(dá)到要求。

（2）白油基液對(duì)有機(jī)土層間結(jié)構(gòu)要求較高，現(xiàn)有有機(jī)土普遍不能滿(mǎn)足白油基要求，個(gè)別滿(mǎn)足要求有機(jī)土在降濾失方面不夠突出。

［1］ 劉保雙,唐代緒.一種鉆井液用白油潤(rùn)滑劑HML的研究[J].天然氣工業(yè),2002(04):48-49.

［2］ 胡三清,余嬌梅,胡志鵬.低毒深水油基鉆井液室內(nèi)研究[J].化學(xué)與生物工程,2008(11):48-50.

［3］ Brian Evans , Kevin Umbher. Lessons Learned on Gulf of Mexico Gas Wells Drilled With OBM and Completed With Heavy Brine[G].SPE 109589.

［4］ 王茂功,王奎才,李英敏,等.白油基鉆井液用有機(jī)土的研制[J].鉆井液與完井液,2009(05):1-3．

［5］ 舒福昌,向興金,史茂勇,等.白油中高成膠率有機(jī)土HMC-4的研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2013(09):93-95．

［6］ 劉緒全,陳敦輝,陳勉,等.環(huán)保型全白油基鉆井液的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2011(02):10-12．

［7］王茂功,王奎才,李英敏,等.柴油和白油基鉆井液用有機(jī)土性能研究[J].油田化學(xué),2009(03):235-237．

［8］ 米遠(yuǎn)祝,羅躍,黃志強(qiáng).油基鉆井液增黏劑的合成及室內(nèi)評(píng)價(jià)[J].鉆井液與完井液,2014,01:4-7．

Performance Evaluation on Organic Clay in White Oil-based Drilling Fluids at Laboratory

FU Long,PAN Yi,YANG Shuang-chun

（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Oil-based drilling fluid is a kind of important drilling fluid; it has good characteristics, such as erosion resistance, high temperature resistance, lubricity, borehole wall stability and friendly to the reservoir. Organic clay is an important additive in oil base drilling fluid, whose main effect is to thicken and increase the yield point of the drilling fluid. In this paper, laboratory evaluation of the effect of organic clay in white oil-based drilling fluid was carried out. The results show that most of the existing organic clay gelling rate is below 50% in white oil. A few of organic clay gelling rate can reach to the standard and effectively improve the viscosity of the white oil-base drilling fluids. But the filtration loss is very large.

White oil; Organic clay; Gelling rate; Rheological characteristic

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0499-02

2014-10-17

付龍，男，遼寧盤(pán)錦人，碩士研究生，研究方向：油田鉆井工作液。E-mail：lnfulong@126.com。