一种环保非水基钻井液体系的构建及其性能评价

为满足日益严苛的环保要求,通过测试乳化剂、内相盐、基液等的生物毒性及降解性,研究植物油酸及其酯类衍生物类乳化剂BIO-EMUL与BIO-COAT复配乳化剂溶液与BIO-OIL形成的油包水乳液的电稳定性、乳化效率以及BIO-EMUL与BIO-COAT复配乳化剂溶液与BIO-OIL间的界面张力和界面流变性,以BIO-EMUL和BIO-COAT为基础,结合基液BIO-OIL以及乙酸钠溶液,构建了一种环保非水基钻井液体系,并研究了该钻井液的基本性能和抗污染能力。结果表明,BIO-EMUL、BIO-COAT能有效降低油/水界面张力,形成破乳电压达350V,乳化效率达95%的油包水乳液。该体系的LC_(50)为28 200 mg/L,BOD_(5)/COD_(Cr)>0.25,是生物毒性低,降解性良好的环境友好型油包水乳液。配制的钻井液体系适用密度范围广,抗污染能力强,为今后环保非基钻井液体系及材料的研究提供了基础。

油基钻井液高温乳化剂连续化生产装置研究

为降低安全风险和生产成本,以油基钻井液高温乳化剂室内合成工艺参数为基础,将微通道反应精馏原理与降膜蒸发技术耦合设计了一套高温乳化剂连续化生产装置,考察了出料温度、停留时间和真空度等参数对产物转化率的影响。研究结果表明,相比于釜式间歇生产过程,采用本套连续化生产装置进行高温乳化剂的生产,可以使吨产品的生产时间由240 min降到60 min,电耗由800 kW·h降低到180 kW·h。此外,采用该套装置生产的乳化剂与釜式生产装置生产的乳化剂理化性能相当,配制的钻井液具有良好的体系稳定性,高温高压滤失量低于3 mL。连续化装置可用于高温乳化剂的生产,其高效、低成本特点为油基钻井液高温乳化剂的推广应用奠定了基础。

油基钻井液高温乳化剂的制备与性能评价

为了提高油基钻井液用乳化剂的抗温性,以植物油酸、二乙烯三胺、马来酸酐为主要原料,制备了油基钻井液高温主乳化剂(PF-EMUL HT)和辅乳化剂(PF-COAT HT)。利用红外光谱和热重分析表征了2种乳化剂的分子结构及耐温性。通过测定动态界面张力、乳化效率和乳液电稳定性,分析了2种乳化剂的乳化能力及抗温能力,提出了可能的乳化机理。同时,研究了乳化剂加量、油水比、温度和密度对所配制钻井液的影响。结果表明,PF-EMUL HT具有酰胺化基团,PF-COAT HT具有酰胺基、羧基等多官能团结构。2种乳化剂均能有效降低油水界面张力,二者复配制得的乳液经232℃高温老化后的破乳电压大于370 V,乳化效率为96%。配制的油基钻井液在150~232℃、油水比为60∶40~90∶10的条件下老化后均具有良好的稳定性,可满足高温高压井、定向井等的作业需求。