【正文】 .................... 7 實(shí)驗(yàn)主要材料的選擇和性能 ................................................................................. 8 表面活性劑的選擇原則和方法 .................................................................. 8 表面活性劑性能 .......................................................................................... 9 隔離液材料性能 .......................................................................................... 9 3 實(shí)驗(yàn)部分 .......................................................................................................................... 10 表面活性劑的復(fù)配及其對(duì)表面張力的影響 ....................................................... 10 表面活性劑的復(fù)配原理 ............................................................................ 10 表面活性劑復(fù)配體系配方計(jì)算 ................................................................ 11 表面張力的測(cè)定及無(wú)機(jī)鹽對(duì)表面張力的影響 ........................................ 12 油基鉆井液與表面活性劑隔離液的配制 ........................................................... 14 油基鉆井液的配制 .................................................................................... 14 表面活性劑隔離液的配制 ........................................................................ 15 界面膠結(jié)強(qiáng)度評(píng)價(jià) ............................................................................................... 15 TS 體系實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ............................................................................... 16 OS 體系實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .............................................................................. 19 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)表面活性劑隔離液性能影響 ................................................... 21 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)隔離液流變性能的影響 ................................................ 21 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)膠結(jié)強(qiáng)度的影響 ............................................................ 22 結(jié)果與討論 ........................................................................................................... 23 4 結(jié)論及建議 ...................................................................................................................... 25 結(jié)論 ....................................................................................................................... 25 建議 ....................................................................................................................... 25 致 謝 ................................................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 27 隔離液中加入表面活性劑改善物理性能機(jī)理探討 1 緒論 鹽膏層屬于水敏性地層， 普通水基鉆井液在鉆進(jìn) 鹽膏層地層 時(shí)會(huì)造成 鹽巖溶解 、鹽膏泥巖吸水膨脹、 儲(chǔ)層污染、產(chǎn)量降低的問(wèn)題 ，而油基鉆井液作為一種強(qiáng)抑制性鉆井液完全能夠滿足鹽膏層 鉆井和 油氣層保護(hù)需要，與水基鉆井液相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。s low cleaning efficiency to the oilbased drilling fluid and bad surface wettability causing low cement interface bonding strength, using surfactant39。 本文首先測(cè)試了 TS 體系和 OS 體系 表面活性劑對(duì)水 表面張力 的影響。此外還考察了無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)含有表面活性劑的隔離液性能的影響 。 Surfactant。 鹽層固井技術(shù) 特別是深井鹽膏層和復(fù)合鹽膏層固井技術(shù) ， 一直是固井界公認(rèn)的難題 ， 經(jīng)過(guò)多年 攻 關(guān) ， 仍沒有得到根本的解決 [3]。 隨著油氣開發(fā)的日益深入， 我國(guó) 油基鉆井液的研究與 應(yīng) 用會(huì)越來(lái)越多的受到重視。 在石油工業(yè) 中，表面活性劑作為油田化學(xué)品廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、采油、油氣集輸、三次采油和油田水處理等中，對(duì)于保證鉆井 安全，提高采收率、油品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，以及設(shè)備防護(hù)， 降低集輸成本和防止環(huán)境污染等方面起著重要的作用。在 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，隔離液的作用具體表現(xiàn)在以下幾方面 :○ 1 對(duì)鉆井液形成塞流驅(qū)替以適應(yīng)注水泥的要求 ； ○ 2 隔離水泥漿和鉆井液，防止水泥漿被污染和鉆井液絮凝稠化 ； ○ 3 在低壓井段 、 易漏失層及要求嚴(yán)格控制濾失量的井中可作為緩沖液使用 ；○ 4 平衡地層壓力。 但由于理論研究薄弱和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果不明顯，導(dǎo)致了 隔離 液體系的研究在二十世紀(jì)末進(jìn)入了停滯階段，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 和相應(yīng)的文獻(xiàn)報(bào)道逐漸減少。 對(duì)于油基鉆井液隔離液也在不斷地發(fā)展，美國(guó)哈里伯頓公司研制了一種通用隔離液，既適用于水基鉆井液，又適用于油基鉆井液。 （ 3） 在前面工作的 基礎(chǔ)上考察鹽和溫度對(duì)表面活性劑隔離液體系性能的影響。 表面活性劑隔離液中 所 用的表面活性劑主要是非離子型表面活性劑和陰離子型表面活性劑。 OP10 十二烷基酚聚氧乙烯醚，非離子表面活性劑， HLB 值為 。 本文中是 分別 將 Tween20和 OP10與 Span80復(fù)配 ， 通過(guò)調(diào)節(jié) 各表面活性劑在 復(fù)配體系中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)得到 不同 HLB值的復(fù)配表面活性劑體系，再調(diào)節(jié) 復(fù)配表面活性劑在隔離液中 的加量得到不同 HLB值 和不同表面活性劑 加 量的表面活性劑隔離液體系。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 表 OP10 和 Span80 復(fù)配體系配方 OS體系 HLB 值 H(OS) OP10 質(zhì)量分?jǐn)?shù) w(O) （ %） Span80 質(zhì)量分?jǐn)?shù) w(S) （ %） 12 13 14 表面張力的測(cè)定及無(wú)機(jī)鹽 對(duì)表面張力 的影響 在研究中， 評(píng)價(jià) 表面活性劑的手段 主要 就是測(cè)定表面活性劑的表面張力。 可使 原來(lái)純水的~33mN/m左右，且 在 不同 HLB值， 不同加入濃度 條件 下 降低的幅度都較為接近 。當(dāng)乳狀液形成后，測(cè)定其流變參數(shù)、 pH 值、濾失量等性能； （ 5）如果性能合乎要求，可加入重晶石以達(dá)到所要求的鉆井液密度。 然后 在壓力機(jī)上進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn) ，測(cè)出將水泥石從模擬套管中壓出所需的最大壓力 。(d) 沖洗 10min 時(shí)的效果圖 。其中當(dāng) HLB=14,加入量為 3%時(shí)的 膠結(jié)強(qiáng)度最大，膠結(jié)強(qiáng)度損失率最小。 其中當(dāng) HLB=12， 加入量為 2%時(shí)的 膠結(jié)強(qiáng)度最大，膠結(jié)強(qiáng)度損失率最小。 671% 2% 2% 3% 3% 4%表面活性劑加入量膠結(jié)強(qiáng)度(MPa)HLB=12HLB=13HLB=14%%%%%%%1% 2% 2% 3% 3% 4%表面活性劑加入量膠結(jié)強(qiáng)度損失率HLB=12HLB=13HLB=14西南石油大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 表 流變性 測(cè)試結(jié)果 隔離液體系 實(shí)驗(yàn)條件 n K () τ s (Pa) η p () τ s/η p 未加表面活 性劑隔離液 不加鹽 、 常溫 75 不加鹽 、 60℃ TS體系 HLB=14 3%加入量 不加鹽 、 常溫 58 不加鹽 、 60℃ 54 10%NaCl、 常溫 74 10%NaCl、 60℃ 46 OS 體系HLB=12 2%加入量 不加鹽 、 常溫 67 不加鹽 、 60℃ 69 . 10%NaCl、 常溫 78 10%NaC、 l60℃ 58 表中 ： n 為流性指數(shù)， k 為稠度系數(shù)，τ s 為動(dòng)切力，η p 為塑性粘度，τ s/η p 為動(dòng)塑比。 結(jié)果與討論 由以上所 有的 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出， TS 體系和 OS 體 系 表面活性劑的加入能極大地提高隔離液對(duì)油基鉆井液的清除效率，從而能 顯著 提高固井水泥石與套管 壁 和井壁之間的膠結(jié)強(qiáng)度 ，并且對(duì)隔離液的流變性影響不大，且抗溫抗鹽性能較好 。 隔離液中加入表面活性劑改善物理性能機(jī)理探討 4 結(jié)論及建議 結(jié)論 本文針對(duì)普通水基隔離液難以有效清除使用油基鉆井液鉆進(jìn)井套管壁和井壁上殘留鉆井液 ，使得固井質(zhì)量差的問(wèn)題，利用表面活性劑優(yōu)異的洗滌、增溶、潤(rùn)濕、乳化等性能 以及表面活性劑復(fù)配原理 ，配制出 性能良好 TS 表面活性劑隔離液體系和 OS 表面活性劑隔離液 體系 。且實(shí)驗(yàn)中所用全為非離子型表面活性劑，沒有考察陰離子型或兩性表面活性劑的影響。在此 向郭老師致以最誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意。 Technology， 2020， 30（ 7） :10791090 [16]Sylwia Compositions for Well Cleaning[P]. European Patent Offiice:,20200108 。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中郭老師不僅給予了我悉心的指導(dǎo)，還為我提供了了便利的實(shí)驗(yàn)條件和寶貴的實(shí)踐機(jī)會(huì)。建議 設(shè)計(jì)一套能有效評(píng)價(jià)隔離 液沖洗效率的評(píng)價(jià)手段 或 設(shè)備 ， 以及 使用更多針對(duì)表面活性劑的評(píng)價(jià)儀器以 便 對(duì)機(jī)理能有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) 。含有復(fù)合表面活性劑的隔離液在紊流接觸時(shí)間內(nèi)沖刷 油基鉆井液表面并不斷向內(nèi)滲透，降