张世亮 侯颖 刘兴峰

摘 要：现如今，由于开采油气井类型的限制，油基钻井液越来越受到人们的青睐，本文通过对有机土、乳化剂、润湿剂等的研究，研制了新型油基钻井液配方，通过实验证明，该钻井液井浆回收率达到80% 以上，破乳电压均≥2 000 V，抗高温能力强，并且对油层污染很小。

关 键 词：钻井液；油基；乳化剂；润湿剂；降滤失剂

中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1800-03

Abstract： Nowadays， because of the limitation of the type of oil and gas wells， the oil-based drilling fluid has become more and more popular. In this paper， a new type of oil based drilling fluid formulation was developed through study of organic clay， emulsifier， wetting agent and so on. The experiments have proved that recovery rate of drilling fluid slurry can be more than 80%； breaking voltage≥2 000 V； anti high temperature ability and anti drilling cuttings pollution capacity is very strong； and the oil layer pollution is very small..

Key words： drilling fluid； oil-based； emulsifier； wetting agent； filtrate reducer

现如今，随着油气的不断开采，新开采的地层地质条件变得越来与复杂，所以对钻井液的要求也越来越高，全油基钻井液与以往的钻井液相比有更好的抗污染能力、具有较好的润滑性、热稳定性以及较强的抑制性[1]；大大降低了井壁坍塌、缩径等一些复杂情况的发生几率，能够很好的应用到抗高温高密度深井、超深井、定向井、大位移井等特殊工艺井的钻探中，并能够有效地防止井壁失稳。

本文通过对膨润土的研制以及对乳化剂、润湿剂和降滤失剂的优选自主研发出新型油基钻井液体系。

1 有机土的制备

有机膨润土对钻井液的流变性以及滤失性有直接的影响，有机土的制备方法有湿法、预凝胶法、干法三种方法[2]。

1.1 制备步骤

有机膨润土的制备步骤建图1。

通过上述实验步骤研制出油基钻井液所用的有机土。

1.2 有机土性能评价

把配制出的有机土分别在室温、150、200、220 ℃下热滚2 4 h，观察其性能，如表1所示。

从表1可以看出，当温度达到200 ℃以后，有机土的胶体率、表观粘度以及动切力均保持不变，由此可以说明新制备出的有机土有很好的抗高温能力。

2 优选钻井液中的乳化剂

对于乳化剂有以下几点作用机理[3]：首先，能够形成一定强度的保护膜，这种保护膜是在油、水界面形成的；其次，能够很好的降低油水界面的张力；再次，乳化剂能够增加外相粘度。其中，能否保持乳状液稳定性的决定因素是吸附膜的强度。在油基钻井液中选用复合乳化剂能提高钻井液的性能，所以我们选取两种乳化剂S P-80（失水山梨醇单油酸脂）和TW-80（聚氧乙稀失水山梨醇單油酸脂）。S P-80是高级亲油性乳化剂，HLB=4.3 ，性能稳定、应用广泛，用它作为复合乳化剂的基体；TW-80 是亲水性乳化剂，HLB=15 ，它与SP-80 有相同的亲油基，因此二者混合有很好的协调性、并且能使乳化性增强（表2）。

由表2可知加量为3%的复合乳化剂SP-80+TW-80 比例为4： 1 时效果最佳。

3 润湿剂优选

实验选取了W ETA-1润湿剂，并且对这种润湿剂的性能进行了评价（表3）。

加入0.4% 润湿剂就可改善钻井液的流变性，因此选择0.4% 的WETA-1作为润湿剂。

4 降滤失剂优选

通过在油基钻井液体系中加入两种降滤失剂[4] ，改性树脂类Ⅱ和合成树脂类，来分别评价这两种降滤失剂的降滤失效果，如表4所示。

通过表4不难看出，在油基钻井液中加入改性树脂类Ⅱ能够使滤失量在高温高压的情况下小于7 mL，所以选用这种降滤失剂。

最终确定新型油基钻井液配方：基础油+有机土+ 3 %10 g 复合乳化剂（S P-80+TW-80）+0.4%润湿剂（W ETA-1）+3 % 降滤失剂（改性树脂类Ⅱ）+氧化钙+ 重晶石。

5 新型油基钻井液性能评价

5.1 抑制性评价

钻井液的抑制性能直接影响井壁稳定性[5]，其中回收率是抑制性的衡量标准。把1 0% 过6～10 目的钻屑加入到清水和不同配方的钻井液中，热滚24 h，测量相同温度下钻井液的回收率（表5）。

从表5可以看出，3号新型油基钻井液的井浆回收率达到8 0.73%，能够满足相关要求

5.2 稳定性评价[6]

把密度分别为1.4，1.6，1.8 g/cm3 的油机钻井液在温度为1 00和2 00 ℃下老化24 h，测量其稳定性（表6）。

从表6 可以看出，不同密度下油基钻井液的破乳电压均≥ 2 000 V，说明有很好的稳定性

5.3 润滑性评价

选取气制油钻井液、柴油钻井液和油基钻井液通过三种钻井液的泥饼黏附系数和E-P 极压值的对比来评定钻井液的润滑性（表7） [7，8]

从表7不难看出新型油基钻井液的润滑性能明显优于其它两种钻井液。

5.4 储层保护评价

选用三种钻井液的对比试验来评价储层保护，分别是气制油钻井液、柴油钻井液、以及新型油基钻井液，通过下表的实验数据可以看出新型油基钻井液的渗透率恢复值达到9 0 % 以上，能够减小油层污染（表8）[9]。

6 结 论

通过对有机土的制备、乳化剂、润湿剂的优选，以及降滤失剂的优选，确定油基钻井液体系基本配方为：基础油+ 有机土+3 %10g复合乳化剂（S P-80+TW-80 ）+ 0 .4% 润湿剂（W ETA-1）+3% 降滤失剂（改性树脂类Ⅱ）+氧化钙+重晶石。

通过对油基钻井液的性能评价，说明钻井液具有很强的抑制性、很好的稳定性、润湿性较好并且能够很好的保护油气层。

参考文献：

[1] 李建成，杨鹏，关键，孙延德，匡绪兵. 新型全油基钻井液体系[J]. 石油勘探与开发，2014（04）：490-496.

[2] 鄢捷年. 钻井液工艺学 [M]. 东营：石油大学出版社，2001：236-250.

[3] 崔明磊. 油基钻井液性能优化研究[D]. 北京：中国石油大学，2011.

[4] 趙芙蕾. 新型凝析油钻井液的研制[D]. 大庆：东北石油大学，2012.

[5] 吴超，田荣剑，罗健生，夏小春，王德明. 油基钻井液润湿剂评价[J]. 西南石油大学学报（自然科学版），2012，34 （3）：139-144.

[6] 李 哲，抗高温油基钻井液体系的研制[D]. 北京：中国石油大学，2011.

[7] 许明标，黄进军，向兴金，等. 高温高密度油基钻井液处理剂性能研究[J]. 江汉石油学院学报，2003，25（1）：89-92.

[8] 孟永涛. 页岩气水平井油基泥浆体系的研究及应用[D]. 荆州：长江大学，2013.

[9] 王韧. 新型全油基钻井液的研制与性能评价[D]. 大庆：东北石油大学，2013.