表面活性剂及其应用

《表面活性剂及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、表面活性剂及其在钻井液中的应用表面活性剂是一种重要的油田化学处理剂，在石油工业中有着广泛的使用。就钻井液而言，表面活性剂对于安全钻井和防止钻井爭故的发生，起着重要的作用。表面活性剂在钻井液中应用可分为：降滤失、发泡、消泡、乳化、防塌、润滑、增粘、降粘以及钻具防腐蚀。1、钻井液用滤失剂钻井液在钻头钻进过程中如果失水量过大会出现井壁坍塌、井径缩小及钻井液稠化等问题，从而导致卡钻等事故。所以为了减小滤失水量,保证井身安全需加入降滤失剂。在降滤失剂中有两种基团必不可少，一种是能与黏土发生吸附的基团；另一种

2、就是能强烈水化的基团。因此调整降滤失剂屮的吸附基因和水化集I才I的种类和比例是其实现性能的关键。近年来，钻遇地层条件日趋复杂，钻井深度增加，为了满足在复杂地层钻井、优化钻井、保护油气层和提高固井质量的需要，钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高。因此研制新型高温水基钻井液体系具有重大的理论和实际意义。用丙烯酰胺(AM)和2-i人j烯酰胺基-2-甲基i人j磺酸(AMPS)等为原料合成抗高温降滤失剂。如王松以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等单体为基本原料，合成新型抗高温多元聚合物降滤失剂JHW,评

3、价了该降滤失剂的性能并对其作用机理进行了分析。结果表明，JHW在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国内外同类产品，具有广泛的应用前景。王中华以丙烯酰胺、丙烯酸、含磺酸基单体和无机材料合成了降滤失剂SIOP,这种处理剂具有良好的抗温、降滤失效果。2、钻井液用发泡剂在钻低压油气层、水敏性地层及易漏易塌地层时，为降低钻井液密度，提高钻速，有时要使用发泡剂制备泡沫钻井液。国内油田使用成熟并己制定质量指标的发泡剂有两种：烷基磺酸钠(AS),烷基苯磺酸钠(ABS),均用作发泡剂

4、和泥浆高温稳定剂。此外，油酸钠、0P-10、月桂酰二乙醉胺等也曾在一些油田使用过。国内缺乏油介质中的发泡剂。3、钻井液用消泡剂由于钻井液处理剂许多都是表面活性剂，因而在循环过程中容易发泡。为了消除钻井液中的泡沫，以保证液柱压力能够平衡地层压力，防止井喷，通常需要加入一些消泡剂。一般有3种常用消泡剂：甘油聚瞇,由丙三醉与环氧丙烷反应而成；硬脂酸铝，由硬脂酸及硫酸铝反应而成;豪醸、硬脂酸铝与三乙醉胺的复配物，代号为人AF-35O4、钻井液用乳化剂为了提高钻井液的润滑性能、耐温和防止地层坍塌，有时需要使

5、用油包水型或水包油型乳化钻井液。这类钻井液对于钻深井、定向井以及不稳定地层是非常重要的。为了使乳化钻井液的性能稳定，通常需要加入一定量的稳定剂，如脂肪酸皂、C12-20的烷基苯磺酸、石油磺酸钠等表面活性剂。钻井液对乳化剂要求：A、稳定周期较长：一般采用混合乳化剂(主乳化剂辅加一种能与其“作用”的反型乳化剂)来实现。B、起泡性较弱：以免引起钻井液密度变化，必要时加入消泡剂。C、能适用于各种水质，一般采用非离子型表面活性剂。D、能满足井温和压力的要求。5、钻井液用防塌剂页岩抑制剂俗称防塌剂，用于完井液

6、时又称粘土稳定剂，其中一种类型为阳离子表面活性剂，多为有机鞍类。其主要通过起活性作用部分的阳离子在页岩表面吸附，中和页岩表面的负电性并使页岩表面反转为亲油表面而起稳定页岩的作用。6、钻井液用润滑剂为了降低泥饼摩擦系数及井下扭矩，防止卡钻，需要在泥浆屮加入润滑剂，尤其在钻探井和水平井时。具有润滑性能的表面活性剂主要有烷基芳基磺酸盐、煤油炷基磺酸和磺化沥青、月桂酸聚氧乙烯酯和辛基酚聚氧乙烯醯，同时含有石蜡的石油与非离子型表面活性剂如油酸聚氧乙烯酯、十八烷基酚聚氧乙烯醴复配成的润滑剂能减少对取芯岩样的污

7、染。钻井对润滑剂的主要要求为荧光级数低，对测井无干扰，且要求易于在钻井液屮分散。为了保证井眼清洁和安全钻进，钻井液的粘度和切力必须保持在一个合适的范围。当粘度过低时，可以通过加入聚合物来实现低固相和提高机械钻速。增粘剂均为高分子聚合物。常用的增粘剂表面活性剂有：Na-CMC和聚阳离子纤维素类；生物聚合物XC,XC的突出特点是抗盐抗钙能力强，同时还能抗高温；疑乙基纤维素类（HEC）；FA367类,FA367具有很好的抗盐抗高温能力。增粘剂的研究主耍是合成新型抗高温改性增粘剂。例如刘芳等人通过FA36

8、7与钠膨润土反应制得高粘度插层型FA367/膨润土/纳米复合增粘剂，提高了增粘效果，同时提高了FA367的耐温稳定性。王栋等用乙烯系单体A在引发剂引发下，得到膏状聚合物WTZN,并对其现场应用效果进行了分析。结果表明:WTZN无固相钻井液增粘剂增粘、提高动切力效果好,有利于提高钻井液携带岩屑能力;抗高温稳定性强，可用于深井勘探开发;在淡水和盐水中的增粘效果和抗高温能力均十分明显。8、钻井液用降粘剂钻井液在使用过程中由于温度升高、盐侵或钙侵、固相含量增加等原因，使钻井液形成的网状结构