润湿反转剂的四大功能要求

[加入收藏][字号: ] [时间:2012-12-10  来源:石油与装备杂志  关注度:0]
摘要:   由于环境法规以及钻井成本的制约,油基钻井液以及合成基钻井液的使用受到严格的限制,常规的水基钻井液又很容易引起钻屑在钻头及BHA面上的吸附,当钻屑从钻井液中吸收水后,这种吸附作用会更加严重,甚至导致泥包钻头。然而,通过在水基钻井液体...

  由于环境法规以及钻井成本的制约,油基钻井液以及合成基钻井液的使用受到严格的限制,常规的水基钻井液又很容易引起钻屑在钻头及BHA面上的吸附,当钻屑从钻井液中吸收水后,这种吸附作用会更加严重,甚至导致泥包钻头。然而,通过在水基钻井液体系中加入润湿性反转表面活性剂就可以减少或消除钻头泥包这个技术难题。

 

  由以上润湿反转原理分析可知,润湿反转表面活性剂必须具备如下功能:

 

  (1)钻井液中润湿反转表面活性剂添加量非常低。在整个钻井液体系中处理剂的浓度一定低于它的临界浓度,切削下来的钻屑被悬浮于这种低浓度的钻井液体系中,处理剂对岩屑表面有很强的吸附作用,但由于处理剂浓度非常低,处理剂在岩屑表面一定是以单分子层吸附的,当处理剂吸附到岩屑表面后,使岩屑表面润湿性发生转变,使岩屑由强的亲水性转变为亲油,使其相互团聚以及在钻头、钻具上的粘附力减弱,就不易在钻头以及BHA面上粘附形成钻头泥包;同时,钻屑之间也减弱了相互之间的吸附,不再附聚成团沉积于井底导致钻头重复切削、破碎。

 

  (2)处理剂分子改变钻头及BHA表面润湿性,并且该处理剂对金属表面具备极强的定向吸附能力。在井底压力作用下,这种定向吸附能力表现更强,能在金属表面吸附成膜,该膜有极强的润滑性和表面活性,能吸附钻井液中的有机物分子使金属表面形成憎水膜,极大的提高钻头及钻具的润滑性。

 

  (3)改变岩石表面和孔隙内部润湿性。当高压的钻井液高速喷射到岩层表面,由于岩石是水润湿性的,水分子携带着处理剂部分铺展在岩石表面,部分迅速向岩石孔隙渗透,致使岩石表面以及孔隙内部由正常的强水润湿全部或部分转变为油润湿,接触角增大,岩石的表面张力减小,因此由Young-Laplace方程可知:毛细管阻力降低,使钻井液更加容易渗入钻头冲击井底岩层时所形成的微裂缝中,能够减小或消除巨大的压持效应,从而有利于提高机械钻速。

 

  (4)处理剂还能够有效的与井壁吸附,通过改变井壁岩石润湿性。一方面可以阻止页岩水化,从而提高井壁的稳定性;另一方面阻止钻屑在井壁上的吸附,使起下钻畅通。另外,处理剂分子要求具备活性基团,能有效吸附钻井液中有机分子,提高了井壁的润滑性,防止阻卡。



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