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随我国油田开发的进展,对于开发的精细程度和对环境保护的要求越来越高,单一性质的工作液越来越不能满足油田的要求,在不同使用阶段具有不同性质(润湿性、粘弹性、稳定性、配伍性等)的可逆乳状液对于油田开发具有很高的研究价值,比如可逆乳化钻井液可在钻井、完井的不同阶段实现在油基钻井液和水基钻井液之间转化,将油基钻井液和水基钻井液的优势结合起来达到理想的钻完井效果。本文研究可逆乳状液的制备方案及转相机理,为可逆乳状液在油田更广泛的应用提供指导。合成出新型可逆乳化剂N,N-二甲基-N’-油酸基-1,4-丁二胺(乳化剂DMOB),优化了合成条件,表征了分子结构。利用乳化剂DMOB制备出可多次重复转相的酸/碱调控的可逆乳状液。通过研究可逆乳状液在不同条件下可逆转相过程中宏观性质(破乳电压、电导率、pH、静置稳定性)变化及微观性质(分散液滴形貌)变化,揭示了油水比升高导致酸致转相难度增加、碱致转相难度降低,不同酸/碱可提供有效H~+/OH~-数量不同导致转相所需酸/碱加量不同。基于新型可逆乳化剂DMOB及可逆乳状液研究成果,形成了一种耐高温(180℃)、高密度(1.50g/cm~3)、可多次重复可逆转相的可逆乳化钻井液体系,体系组成为:斯卡兰5~#白油+25 wt.%氯化钙盐水(油水比:50/50)+1.25g/100mL乳化剂DMOB+2.49g/100mL润湿剂LKD+2.00g/100mL有机土NTC+0.50g/100mL石灰+1.00g/100mL降滤失剂DLG+83.00g/100mL重晶石,所形成可逆乳化钻井液体系与胜利油田用可逆乳化钻井液体系(密度1.20g/cm~3、耐温120℃)相比有明显优势,并且具有良好的沉降稳定性,含油钻屑易于处理,滤饼易于清洗。通过研究可逆乳状液转相过程中可逆乳化剂HLB值的变化,利用Zeta电位仪研究油水界面电性质的变化,利用显微镜、冷冻刻蚀透射电镜、激光粒度分析仪研究可逆乳状液微观性质的变化,通过pH、电导率、破乳电压、静置稳定性、粘度、流变性研究可逆乳状液宏观性质的变化,揭示了可逆乳状液酸致转相与碱致转相的不同转相机制,酸致转相过程是W/O乳状液→W/O/W乳状液→O/W乳状液、碱致转相过程是O/W乳状液→双连续结构→O/W/O乳状液→W/O乳状液,可逆乳状液转相机理为乳状液体系pH值的降低/升高可以使油水界面膜中离子型表面活性剂占比增加/降低,进而使油水界面复合乳化剂HLB值升高/降低,从而引起乳状液微观结构的变化,最终导致乳状液的可逆转相。并从乳状液微观结构、复合油水界面膜角度揭示了有机土对可逆乳状液产生影响的机理为有机土不但分布在油水界面与表面活性剂构成复合乳化剂,而且会影响乳状液微观结构,导致乳状液酸致转相难度升高、碱致转相难度降低、整体稳定性提高。从乳状液体系Zeta电位、乳状液体系稳定原理角度揭示了氯化钙对可逆乳状液产生影响的机理为通过压缩扩散双电层作用可以改变油水界面的构成,与氯化钙对水油密度差的影响作用协同,导致乳状液酸致转相难度降低、碱致转相难度升高、整体稳定性降低。