納米石蠟乳液的研究及應(yīng)用
摘要采用反相乳化法制備出一種納米石蠟乳液（BZ-GWN),該劑無(wú)熒光、環(huán)境保護(hù)性能好。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià) 結(jié)果表明，BZ-GWN具有好的抑制防塌性能、潤(rùn)滑性和油氣層保護(hù)性能。該處理劑在華北油田和蘇里格氣田現(xiàn)場(chǎng) 試驗(yàn)應(yīng)用了 5 口井，介紹了其在泉75-10X和蘇76-2-3H井的應(yīng)用情況。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，加入BZ-GWN的聚磺鉆 井液和鉀鹽聚合物鉆井液具有良好的抑制性、防塌能力和潤(rùn)滑性；鉆進(jìn)中未發(fā)生井壁失穩(wěn)垮塌現(xiàn)象，起下鉆順暢， 水平段沒(méi)有出現(xiàn)托壓等現(xiàn)象，井眼規(guī)則，鉆井施工順利。
關(guān)鍵詞納米石蠟乳液；制備；HLB值；潤(rùn)滑性；防塌性能；防止地層損害；鉆井液 中圖分類(lèi)號(hào)：TE254.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5620 ( 2012 ) 02-0005-03
納米石賭乳液是粒徑在亞微米級(jí)（50500 nm) 的乳狀液，其外觀(guān)隨粒徑大小的不同可能會(huì)呈現(xiàn) 透明/半透明（50200 nm)或乳白色（200500 nm)。由于其粒徑小，通常表現(xiàn)出極高的長(zhǎng)期動(dòng)力 學(xué)穩(wěn)定性。以2種非離子表面活性劑作為混合乳化 劑，采用反相乳化（EIP)法，在乳化劑作用下將 石蠟分散成微小的液滴，在蠟水界面形成具有一定 強(qiáng)度的乳化劑單分子層膜，制備出了一種納米石蠟 乳液[1_3]。該乳液在作為水基鉆井液添加劑時(shí)，具 有防塌、潤(rùn)滑和保護(hù)油氣層等作用，其低毒、無(wú)熒光， 能滿(mǎn)足保護(hù)環(huán)境和鉆探施工的要求[4_6]。
1 鈉米石蠟乳波的喇各條件優(yōu)化
1.1 HLB 值
當(dāng)乳化劑的HLB值為10.210.6時(shí)，制得的 納米石蠟乳液最為穩(wěn)定，且乳液的平均粒徑較小 (96.8126.0 nm)，見(jiàn)表1。由表1可知，HLB值為 10.5時(shí)，乳液的平均粒徑最小，說(shuō)明此時(shí)復(fù)合乳化劑 的HLB值與石蠟的0/W型乳液所需HLB值非常接 近，乳液顆粒細(xì)小均勻，穩(wěn)定性高。因此選擇HLB 值為10.5的復(fù)合乳化劑。
表1不同HLB值的乳化劑對(duì)乳液性能的影響
乳化劑的HLB值 離心后狀態(tài) 平均粒徑/nm
9.0 離心前分層 695.0
9.5 分層明顯 384.0
10.0 分層明顯 222.0
10.2 不分層 126.0
10.4 不分層 108.3
10.5 不分層 96.8
10.6 不分層 110.9
10.7 略有分層 124.5
10.8 分層明顯 243.7
10.9 分層明顯 262.3
11.0 分層明顯 336.2
12.0 離心前分層 736.0
1.2乳化劑濃度
考察了乳化劑濃度對(duì)乳液初始平均粒徑的影響, 結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，乳液粒徑隨乳化劑濃度升 高而逐漸減小，當(dāng)乳化劑的濃度大于4.0%時(shí)，乳液 粒徑小于200 nm ；乳化劑濃度為8%和9%時(shí)，它 們的粒徑相差不大。因此乳化劑濃度為8%較適宜。
3現(xiàn)場(chǎng)啟用
納米石蠟乳液BZ-GWN在華北油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 應(yīng)用2 口井、在蘇里格氣田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用3 口井， 均取得了良好的效果。下面介紹納米石蠟乳液在蘇 里格氣田蘇76-2-3H井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。
蘇76-2-3H井為一口開(kāi)發(fā)水平井，屬鄂爾多斯 盆地伊陜斜坡蘇76區(qū)塊，完鉆井深為4 112 m，垂 深為3 211.54 m,入窗點(diǎn)井深為3 419 m,垂深為 3 210.83 m,水平段長(zhǎng)為693 m,井底水平位移為 1 089.65 m,最大井斜角為93.1。。
二開(kāi)采用
在二開(kāi)井深3 270 m(井斜角為62.5。）處，一 次性加人650 kg納米石蠟乳液，施工中每鉆進(jìn) 50100 m或24 h加人0.30.5 t納米石蠟乳液， 起到穩(wěn)定井壁、降低摩擦阻力、防止卡鉆的目的。 加人納米石蠟乳液的聚磺鉆井液性能見(jiàn)表5。
在水平段的施工中，由于目的層比較薄，井眼 軌跡控制難度大，常常出現(xiàn)反復(fù)增斜和降斜的情況， 常常在泥巖層里面鉆進(jìn)，加大了井壁講塌風(fēng)險(xiǎn)的可 能性，鉀鹽聚合物鉆井液中一次性加人1 000 kg納 米石蠟乳液，施工中每鉆進(jìn)50100 m或24 h,加
0.30.5 t納米石賭乳液，起到穩(wěn)定井壁、降低摩阻、
鉆進(jìn)過(guò)程無(wú)托壓、保護(hù)油氣層的作用。加人納米石 蠟乳液的鉀鹽聚合物鉆井液性能見(jiàn)表6。
表5加入納米石蠟乳液的聚磺鉆井液性能
井深/ m FVI s PVi mPa • s YPi Pa Gel/ Pa/Pa FL! mL Kf CJ % ^6^3
3 270 66 32 9.0 1.5/3.5 2.6 0.075 0.2 5/4
3 285 61 29 9.5 1.0/3.5 3.0 0.060 0.2 4/3
3 302 68 25 14.5 4.5/9.0 3.0 0.060 0.2 5/4
3 337 69 24 15.5 4.5/9.0 3.0 0.055 0.2 5/3
注：鉆井液密度為1.17 g/cm3，pH值為10。
表6加入納米石蠟乳液的鉀鹽聚合物鉆井液性能
井深/ m pi g/cm3 FVi s PVi mPa _ £ YPi i Pa Gel! Pa/Pa FL丨 mL CJ % 滬6^3
3 483 1.14 67 24 14.5 4.5/9.0 3.0 0.060 0.2 11/6
3 510 1.14 71 24 15.0 4.5/9.0 2.8 0.055 0.2 12/6
3 656 1.14 70 25 15.0 4.5/9.0 3.0 0.055 0.2 12/6
3 767 1.14 68 30 16.0 4.5/9.5 2.6 0.055 0.3 13/7
3 886 1.14 70 31 16.0 5.0/10 2.5 0.060 0.3 12/7
3 947 1.15 70 31 17.0 5.0/10 2.5 0.055 0.2 12/7
4 030 1.14 68 31 14.5 4.5/9.5 2.6 0.055 0.3 12/6
注：鉆井液pH值為10。
現(xiàn)場(chǎng)施工表明，加人納米石蠟乳液的聚磺鉆井 液和鉀鹽聚合物鉆井液具有良好的抑制性，防塌能 力強(qiáng)，潤(rùn)滑性好;鉆井施工中未發(fā)生井壁失穩(wěn)垮塌， 起下鉆順暢，水平段沒(méi)有出現(xiàn)托壓等現(xiàn)象，鉆井工 作順利。蘇76-2-3H井的井徑曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。從圖3 可以看出，在鉀鹽聚合物中加人納米石蠟乳液，井 徑曲線(xiàn)規(guī)則，無(wú)明顯坍塌現(xiàn)象，平均井徑擴(kuò)大率為 4.09%。這也證明了納米石蠟乳液對(duì)“雙石組”地 層微裂縫和孔隙進(jìn)行了有效的封堵;納米石蠟乳液 和KC1復(fù)配使用，具有更好的抑制性。
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