【導(dǎo)讀】了TS表面活性劑隔離液體系和OS表面活性劑隔離液體系。表明，TS體系和OS體系表面活性劑能顯著降低水的表面張力。其次考察了表面活性劑加入到隔離液中對(duì)第一膠結(jié)面膠結(jié)強(qiáng)度的影響。間的界面膠結(jié)強(qiáng)度。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。通過(guò)分析得出表面活性劑加入到隔離液中改善隔離液對(duì)油基泥漿沖洗效率、改善。增溶作用、滲透作用和乳化穩(wěn)定作用。

　　

【正文】 的抗溫抗鹽性能， 因此有必要考察無(wú)機(jī)鹽對(duì)隔離液性能的影響。 本論文中主要考察了無(wú)機(jī)鹽與溫度對(duì)隔離液流變性和膠結(jié)強(qiáng)度的影響。 在 對(duì)前面界面膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上， 實(shí)驗(yàn)中 優(yōu)選出 在 TS 和 OS 體系中膠結(jié)強(qiáng)度最大的一組進(jìn)行考察 ，同時(shí)用一組不加表面活性劑的隔離液做空白對(duì)比實(shí)驗(yàn) 。TS 體系中優(yōu)選出 HLB 值為 14，加入量為 3%的一組； OS 體系中優(yōu)選出 HLB 值為12，加入量為 2%的一組。 實(shí)驗(yàn) 的條件是向 隔離液中加入 10%質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的 NaCl，在滾子加 熱爐中 60℃條件下滾動(dòng)加熱 2h。 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)隔離液流變性能的影響 本 實(shí)驗(yàn) 的方法是用六速旋轉(zhuǎn)粘度儀考察在 向隔離液中加入 10%質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的NaCl，在滾子加熱爐中 60℃條件下滾動(dòng)加熱 2h 前 后 隔離液流變性能的變化，以此來(lái)考察無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)隔離液流變性能的影響。 此外 用 一組不加表面活性劑的隔離液 作為 空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果如表 所示。 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。 由 表 中的 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出 ，與未加表面活性劑的隔離液相比，隔離液中加入表面活性劑之后動(dòng)切力和動(dòng)塑比有了較大的提高，塑性粘度一定 程度地降低。動(dòng)切力是表征隔離液內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度，動(dòng)切力越大表示隔離液 的穩(wěn)定性越好，沖洗能力越強(qiáng)； 動(dòng)塑比值越大， 表示隔離液的 剪切稀釋性越強(qiáng) ，則在較低的剪切速率下就有較好的懸浮性 。 而塑性粘度是表征隔離液內(nèi)部的內(nèi)摩擦力 ，值越大會(huì)降低隔離液的流動(dòng)速率，進(jìn)而影響隔離液的流態(tài)。 綜上所述 可以看出， 與常溫下未加入無(wú)機(jī)鹽的隔離液相比， 無(wú)機(jī) 鹽和 溫度的 升高 使得隔離液的流變性 能 有 一定的改善。 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)膠結(jié)強(qiáng)度的影響 按照 節(jié)中的 界面膠結(jié)強(qiáng)度 實(shí)驗(yàn)方法， 考察 了 無(wú)機(jī)鹽和溫度 (60℃ )對(duì)膠結(jié)強(qiáng)度的影響 以此 來(lái) 考察 無(wú)機(jī) 鹽和溫度 對(duì) 隔離液沖洗性能 和改善界面潤(rùn)濕性 的影響。結(jié)果如表 所示： 隔離液中加入表面活性劑改善物理性能機(jī)理探討 表 無(wú)機(jī)鹽和溫度對(duì)膠結(jié)強(qiáng)度的影響 隔離液體系 實(shí)驗(yàn)條件 膠結(jié)強(qiáng)度 （ Mpa） 膠結(jié)強(qiáng)度損失率 （ %） TS體系， HLB=14， 3%加入量 不加鹽、常溫 不加鹽、 60℃ 10%NaCl、常溫 10%NaCl、 60℃ OS 體系， HLB=12， 2%加入量 不加鹽、常溫 不加鹽、 60℃ 10%NaCl、常溫 10%NaCl、 60℃ 從 表 結(jié)果 可以看出，同一配方的隔離液在溫度升高之后膠結(jié)強(qiáng)度都有一定的提高，原因可能是溫度的升高使得隔離液與油基鉆井液接觸界面處 的 分子熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng) ，從而使得油基鉆井液的 從模擬套管表面的 脫除速率提高 ，隔離液對(duì) 油基鉆井液的清洗 能力提高 。 無(wú)機(jī)鹽的加入使得膠結(jié)強(qiáng)度有一定程度的降低，這可能是因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽抑制了油基泥漿在隔離液中的溶解 和分散 。 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 。 但是OS 體系在使用過(guò)程中發(fā)生析水變稀，因而 性能 穩(wěn)定性不如 TS 體系。 復(fù)合 表面活性劑的加入對(duì)隔離液性能 改善 的作用機(jī)理推測(cè)主要有以下四 個(gè) 方面 ： （ 1） 破乳作用 復(fù)合表面活性劑 可與 油基鉆井液的 主乳化劑分子的非極性基團(tuán)結(jié)合 ， 削弱它的親油性，使主、輔乳化劑由親油轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水狀態(tài)，產(chǎn)生破乳作用，使油包水體系解體 ， 油水發(fā)生分離。 同時(shí)它能 使井壁和套管壁從油潤(rùn)濕變?yōu)?水潤(rùn)濕 。 （ 2） 增溶作用 復(fù)合表面活性劑是由 幾種具有兩親性的非離子型表面活性劑復(fù)配而成，親油基易定向吸附并排列 于 油包水鉆井液的油相上，而親水基伸向水相，使兩個(gè)界面充分潤(rùn)濕，降低了界面張力，加上分散、乳化、洗滌等效應(yīng)，再配合紊流沖洗，隔離液便能清除套管壁和井壁上的油基泥漿，改善界面膠結(jié)。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） （ 3） 滲透作用 復(fù)合表面活性劑具有較強(qiáng)的表面活性，易于分散在整個(gè)油相中，并能滲入到乳化劑的保護(hù)膜中，排擠原乳化劑在界面上的吸附作用，在界面上形成新的乳化劑膜而使泥餅表面反相變型。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，降低黏土顆粒間的鏈接力，使泥餅變得疏松和易于剝離，剝離的泥餅在 隔離液的 高速?zèng)_刷和懸浮、乳化作用下被攜帶出。 （ 4） 乳化穩(wěn)定作用 復(fù)合表面活性劑加入到隔離液中，使得隔離液 具有較高的乳化 能力，能使在紊流沖洗作用下 將 被 沖洗下來(lái)的油基鉆井液很好的以微小液滴 形式分散在隔離液中，并且具有較好的穩(wěn)定性，能防止油基鉆井液再次 聚集而 污染套管壁和井壁。 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 。論文在研究過(guò)程中的到了以 下幾點(diǎn) 結(jié)論 ： （ 1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在隔離液中加入表面活性劑能 顯著 提高隔離液對(duì)油基泥漿的清除效率， 改善 界面潤(rùn)濕狀態(tài)，提高水泥環(huán)與套管壁和井壁間的界面膠結(jié)強(qiáng)度 ，改善固井質(zhì)量，具有研究和應(yīng)用前景。 （ 2） 10%NaCl 的加入濃度和 60 ℃的溫度 對(duì)隔離液的流變性能沒(méi)有較大影響，且對(duì)界面膠結(jié)強(qiáng)度也沒(méi)有較大影響 。 提高溫度對(duì)膠結(jié)強(qiáng)度有一定 的改善 ，無(wú)機(jī)鹽加入會(huì)使膠結(jié)強(qiáng)度有少量的降低。 （ 3）表面活性劑加入到隔離液中改善隔離液物理性能的機(jī)理 推測(cè)分析 主要是由于表面活性劑的破乳作用、增溶作用、滲透作用和乳化穩(wěn)定作用。 建議 通過(guò)本論文的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)隔離液中加入表面活性劑改善物理性能的機(jī)理有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)， 由于時(shí)間 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、個(gè)人水平 有限 也留下了一些問(wèn)題和思路 沒(méi)有 解決或 付諸于本 論文 中，希望在以后的學(xué)習(xí)和研究中可以完成： （ 1）由于設(shè)備有限未能充分考察隔離液的沖洗效率 ，針對(duì)表面活性劑所使用的 具體 評(píng)價(jià)手段也只有表面張力儀 。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) 。 （ 2）由于表面活性劑品種十分 繁多 ，而所選 用的 表面活性劑不過(guò)三種， 代表性有所不足。且實(shí)驗(yàn)中所用全為非離子型表面活性劑，沒(méi)有考察陰離子型或兩性表面活性劑的影響。建議優(yōu)選 取 具有代表性的陰離子型和兩性表面活性劑做進(jìn)一步考察。 （ 3） 表面活性劑具有起泡的能力，在隔離液配制過(guò)程中如果配方不當(dāng)或攪拌過(guò)程中有較大波動(dòng)會(huì) 產(chǎn)生氣 泡且不易 除 去，使得隔離液密度降低影響 使用 性能。建議對(duì)此做針對(duì)性的 改進(jìn) 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 致 謝 本文是在郭小陽(yáng)教授的悉 心指導(dǎo)下完成的。郭老師知識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和平易近人。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)。從郭老師那里我不僅 學(xué)到了豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更領(lǐng)會(huì)到了做人的真諦。在此 向郭老師致以最誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意。 在實(shí)驗(yàn)和論文撰寫(xiě)過(guò)程中得到了無(wú)機(jī)非教研室程小偉老師、高分子教研室王瑞芳老師、實(shí)驗(yàn)室的易鋒老師、劉麗老師的指點(diǎn)和幫助，在此向他們表示衷心的感謝！ 其次，要特別感謝固井實(shí)驗(yàn)室的謝飛燕師姐，她在論文的課題研究和實(shí)驗(yàn)階段都給予了我許多的指導(dǎo) 、幫助和關(guān)心，使我能夠順利解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的困難。同時(shí)還要感謝固井實(shí)驗(yàn)室艾麗師姐、岳家平師兄的指點(diǎn)和幫助。在此 向幾位師兄師姐 表示衷心的感謝 ! 還要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有同學(xué)，感謝他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中給予的幫助！ 感謝材料科學(xué)與工程學(xué)院為我提供良好的學(xué)習(xí)研究條件和寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì) ！ 感謝高分子教研室老師們四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)和關(guān)心幫助！ 感謝我的父母多年來(lái)對(duì)我學(xué)習(xí)和生活給予的支持和無(wú)微不至的關(guān)懷！ 隔離液中加入表面活性劑改善物理性能機(jī)理探討 參考文獻(xiàn) [1]樊世忠 ， 何綸 .國(guó)內(nèi)外油氣層保護(hù)技術(shù)的新進(jìn)展 —— 鉆井完井液體系 [J].石油鉆探技 術(shù) ， 2020， 33(1)15 [2]唐繼平 ， 王書(shū)琪，陳勉 .鹽膏層鉆井理論與實(shí)踐 [M].北京：石油工業(yè)出版社， [3]楊 晉斌 ， 楊健 .川東北地區(qū)鹽膏層鉆井液技術(shù) [J].石油鉆探技術(shù) ， 2020，32(3)2425 [4]陶世平 ， 段保平 .鹽膏層固井技術(shù)探討 [J].吐哈油氣， 2020， 12（ 1） 7076 [5]趙世民 .表面活性劑 — 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