油基钻井液可逆乳化材料的制备及其分子动力学模拟研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztcld2003
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油基钻井液钻井后油润湿滤饼、附着在套管和地层上的残留油难于清除、地层和水泥间的胶结强度低等问题对于钻、完井是一项巨大的挑战。针对目前可逆乳化钻井液存在的问题以及Pickering乳液高稳定性的特点,我们设想通过改变表面活性剂的浓度,原位活化得不同表面润湿性的固体颗粒,诱导油基钻井液相转变。加入不同浓度的表面活性剂YILZ-3,当体系表面活性剂YLZ-3的浓度大于1mM时由纳米碳酸钙固体颗粒稳定的水包油型乳液将转变为油包水型乳液,继续加入表面活性剂YLZ-3至浓度100mM时,可以诱导乳液又转变为水包油型乳液。表面活性剂YLZ-3吸附于纳米碳酸钙固体颗粒表面,纳米碳酸钙固体颗粒Zeta电位从7mV降低为OmV再逐渐增大至-41mV,纳米碳酸钙固体颗粒表面的接触角从38.97°增加到125.46°再降低至52.31°,表明表面活性剂会诱导纳米碳酸钙固体颗粒的润湿性从亲水性到疏水性再到亲水性的转变,从而诱导乳液转相。通过分子动学模拟YLZ-3在碳酸钙固体颗粒表面的吸附,从分子水平上验证了表面活性剂YLZ-3在碳酸钙固体颗粒表面单层和双层吸附聚集结构。加入不同浓度表面活性剂TNX,体系表面活性剂浓度大于7.5mM时,由膨润土固体颗粒稳定的乳液将会从水包油型转变为油包水型。当进一步增加体系表面活性剂TNX的浓度至25mM,乳液会又转变为水包油型。增加表面活性剂的浓度,表面活性剂TNX将会吸附在膨润土上,膨润土固体颗粒的Zeta电位从-39mV减小到OmV再增加到54mV,膨润土固体颗粒的接触角从21.24°增加到137.21°再减小到24.37°,表明膨润土固体颗粒的润湿性经历了从强亲水性到疏水性再到亲水性的转变,从而诱导乳液转相。改变膨润土分散体系的无机盐浓度、pH以及配制乳液的温度,加入表面活性剂TNX,都可以诱导乳液经历从水包油到油包水再到水包油的转变。表面活性剂能够诱导由固体颗粒稳定的油基钻井液发生可逆相转变。通过测试油基钻井液转相前后体系的流变性能和API滤失量,可以发现各类型乳液都具有比较适宜的剪切稀释性和较低API滤失量。
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