用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用
浅析表面活性剂在钻井液中的作用
浅析表面活性剂在钻井液中的作用随着钻探技术的发展，基于表面活性剂研发的钻井液处理剂名目繁多。
文章从钻井液性能入手，分析了表面活性剂对钻井液的润湿、稳定、润滑、抗温、乳化、消泡、起泡等的作用机理，具有一定的借鉴意义。
标签：表面活性剂；钻井液；协同作用1 概述我国“最深大陆科钻”“松科2井”于2014年4月13号开钻，其设计井深6400米，是我国目前最深的科学钻井，预计2016年全面完成钻探取芯任务。
钻探技术的不断发展，对钻井液提出了更高的要求，而钻井液新技术的发展依赖于钻井液中处理剂的研制。
表面活性剂作为钻井液中最常用的处理剂，在提高钻井液粘度、整体稳定、润滑减阻等性能方面有着不可超越的优势。
表面活性剂具有固定的亲水亲油基团，加入溶液中亲水基与水分子结合，疏水剂远离水分子，表面活性剂形成定向排列，同时能显著降低溶液的表面张力。
因此，在钻井液中加入量很少量时就能大大地降低溶剂（一般是水）的表面张力（或液液界面张力），改变体系界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、气泡或消泡等一系列作用的物质。
文章从钻井液性能入手，浅析了表面活性剂的各种作用效果。
2 表面活性剂的作用2.1 湿润、均一稳定作用常规的钻井泥浆采用定量膨润土与水混合搅拌，但是由于土颗粒不溶于水，混合后常常导致水土分层，水对土颗粒的润湿作用不大。
此时，于泥浆中加入一定比例含量的表面活性剂，通过减小表面张力，增加水在土颗粒表面的分布面积，达到充分湿润的作用。
同时，表面活性剂的两亲性将土颗粒和水的直接接触改变为水与亲水基、土与疏水基的接触，像一条纽带将两者结合，大大降低了水土分层的现象，能够使整个泥浆体系均一稳定、增加钻井液粘度、降低失水率。
实验发现[1]，添加表面活性剂后泥浆的胶体率可由70%提高到90%以上，表观粘度可增加6～10mPa·s，滤失量降低5～10ml。
木质素磺酸盐、单宁栲胶、丙烯酰胺、磺甲基酚醛树脂等均具有一定的调节流型、降低滤失量作用。
表面活性剂改善钻井液速溶的效果评价
时间里并不能完全溶解分散 ，泥浆性能难 以发挥 。针对 ＨＤＤ钻 井液速溶及 润滑 问题 ，室 内分析表面活性 剂作 用机 理 ，优选合表 面活性剂 ，确定使 用卵磷 脂 ，并对粉状 卵磷 脂进行水化 改 性 ，制作 出不同的流塑
态改性 卵磷脂 ，水化 的卵磷脂进行 润滑性评 价 ，并结合上海现场 ＨＤＤ使 用的钻 井液 配方进行 实验研 究。 关键词 ：表 面活性剂 、卵磷脂 、改性
溶 液 的特 殊 性 质 可 以大 大 影 响润 湿 作 用 表 面 活 性 剂 通 过 降低 水 的 表 面 张力 及 自 由能 ，可 以有 效 的
端 为亲水基 团，另一端为憎水基 团。由于具有 两 亲 结 构 ，其 具 有 表 面活 性 ，且 主 要 表 现 为 溶 液
内部 自聚 和表 面 吸 附 。表 面 吸 附 主 要 是 由于 亲 水
５ ‰ 司班 （ ｍ Ｌ ） 、５ ‰ 吐温 （ ｍ Ｌ ） 、５ ‰ 乳 化剂 （ ｍ Ｌ ） 、
下降。表 面活性 剂在浓度 低时处于平铺 状 ，但 当
其 在 水 中 的浓 度 达 到 饱 和 ，或 过 饱 和 状 态 时 候 ，
疏 水 基 团会 聚拢 ，形 成 内核 ，亲 水 基 团朝 外 ，形
分 子 材 料 溶 解 情 况 ，最 终 优 化 出合 适 的表 面活 性 剂 和 最 优 加 量 ，同 时对 表 面 活 性 剂 作 用 机 理 进 行
分析 。
表 面 活 性 剂 临 界 胶 团 浓 度 以上 时 ，增 溶 作 用 才 明 显 进 行 。 而 且 对 于 同 一 表 面 活 性剂 和相 同的增 溶 物来 说 ，随着 表 面 活性 剂浓 度 的 增 加 ，增 溶 物 的增溶 量增 大 。 在 非 开 挖 钻 进 中钻 井 液 的润 滑 性 表 征 为 钻 井
钻井液有机添加剂生物降解性评价方法的研究综述
钻井液有机添加剂生物降解性评价方法的研究综述杨 超,鲁 娇,陈 楠(抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺) 摘 要:介绍了几种钻井液有机添加剂生物降解性评价方法,通过对比分析,指出BOD 5/CODcr 比值法具有方法简单,操作简便,易于现场实现,更重要的是可以对不同有机添加剂使用统一生物降解性等级等优点,所以推荐此方法可以作为钻井液有机添加剂生物降解性的评价标准。
关键词:钻井液;生物降解性;评价方法 中图分类号:T E254+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)12—0017—04 全世界有大量的有机处理剂随废弃钻井液直接排放进入环境,不断迁移、转化、积累,破坏自然环境,影响作物生长,危害生态平衡与人类健康。
生物降解性是评价环境接受钻井液有机添加剂能力的重要表征。
钻井液有机添加剂的生物降解性是指钻井液有机添加剂分子在微生物或生物酶的作用下,分解转化为代谢物或细胞物质,并产生二氧化碳的过程。
完整的生物降解需经历以下过程。
初级生物降解:母体分子结构消失,特性发生改变;达到环境可以接受程度的生物降解,即降解得到的任何产物不再导致污染;最终生物降解,即底物完全转化为二氧化碳和水等无机物和代谢物[1]。
许多钻井液有机添加剂由于降解缓慢,会对环境造成污染。
随着人们环保意识的加强和越来越多的环境法规限制,有机添加剂随废弃的钻井液排放和在环境中积累,日益成为人们关注的热点。
国外在这方面研究较早,已开发出一系列有机化合物生物降解性评价方法[2,3]及易生物降解的新型钻井液体系[4-6]。
为了更快更好地评价钻井液有机添加剂生物降解的难易,本文详细介绍了有机化合物生物降解性评价指标和适合钻井液有机添加剂的生物降解性评价方法。
1 钻井液有机添加剂生物降解性分类[7-9]钻井液有机添加剂大致可以分为三类:天然聚合物,如淀粉、黄原胶等;改性天然聚合物,改性淀粉、改性纤维素等;合成聚合物,如部分水解聚丙烯酰胺、磺化树脂等。
生物表面活性剂在油田中的应用
生物表面活性剂在油田中的应用生物表面活性剂是指有严格的亲水基团和疏水基团、由微生物产生的化学物质。
这种微生物生长在水不溶的物质中并以它为食物源,适应环境并产生这些物质。
它们能吸收、乳化、润湿、分散、溶解水不溶的物质。
生物表面活性剂在工业上有很大的用途,可用于油的开采、油管套清洗、纺织工业、制药业、化妆品、家用清洁剂、造纸业、陶瓷和金属工业。
然而最有前景的应用是用于清理污染的油罐、油轴的清洗、重油的运移、提高采收率、在污泥中和被碳、重金属离子和其他污染剂污染的区域采取生物补救措施开采原油。
已经证明生物表面活性剂是微生物采油的重要机理。
1 生物表面活性剂的特点生物表面活性剂和化学表面活性剂一样具有驱油能力,而且生物表面活性剂还具有如下特点:(1)水溶性好,在油-水界面有高的表面活性。
(2)在含油岩石表面润湿性好,能剥落油膜,分散原油,具有很强的乳化原油的能力。
(3)固体吸附量小。
(4)反应的产物均一,可引进新类型的化学基团,其中有些基团是化学方法难以合成的。
(5)生物表面活性剂无毒、安全。
(6)生物表面活性剂生产工艺简单,在常温、常压下即可发生反应。
若用化学生产条件极为复杂,有些需要苛刻的条件,如高温、高压。
研究表明,生物表面活性剂的驱油效率比人工合成的表面活性剂的驱油效率高3.5倍～8倍,而价格却为人工合成的表面活性剂的30%。
许多国家已经把产生生物表面活性剂的微生物采油作为长期开采油田项目的一部分。
2筛选产生生物表面活性剂的菌种菌种生长在水不溶的物质中,如石油烃、聚苯乙烯、橄榄油、煤油、甲苯、凡士林、二甲苯,并以它们为食物源。
提高采收率的生物表面活性剂,多数是从被原油污染的土壤、海水、地表废水中分离出来的。
这些微生物能有效地降解脂肪族和芳香族的烃类化合物,它们利用这些化合物,在微生物细胞和烃接触的界面上产生生物表面活性剂。
3生物表面活性剂的类型目前,生物表面活性剂主要有4类:糖脂类、磷脂类、脂蛋白或缩氨酸脂和聚合物类。
钻井液用表面活性剂的研究与应用进展
随着全球石油资源深入利用，油气田开发逐渐进入深层阶段，加剧了表面活性剂性质的化学产品消耗，其中有以钻井也用表面活性剂的用量居于首位，其品质直接关系到钻井液技术的发展。
因此，近年来国内外围绕着表面活性剂的研究和应用竞争激烈，涉及到乳化剂、起泡剂、消泡剂、抑制剂等。
新型表面活性剂的开发往往能够带来石油勘探开发的巨大进步，并获得经济效益、环境效益的极大改善。
1 钻井液用表面活性剂概述一般而言，钻井液用表面活性剂的价值主要体现在钻井液中，具有提高钻井液稳定性、降低滤失、减租润滑等作用。
客观上，具有此类性功能的产品较多，按照疏水基结构类型划分，包括支链、直链、含氟长链等，按照亲水基类型划分包括内酯、硫酸盐、季铵盐等，按照表面活性剂溶解水之后能否生成离子划分，包括非离子、阴离子、阳离子和两性离子四种类型；然而，无论采取哪一种划分方式，表面活性剂的分子整体都包括了疏水基、亲水基的不对称结构，也正是由于这种部队成结构的“双亲型”，才能够满足钻井液的润滑、乳化、起泡、消泡等需要。
如易于吸附在金属钻杆-水、岩石水的界面上，将金属钻杆和岩石表面间的直接摩擦变为表面活性剂憎水端间的吸附摩擦，从而有效地降低摩阻。
又例如，针对易于在黏土颗粒、岩屑微粒或加重剂颗粒等，通过平面氢键吸附、端面静电吸附等形成强结构的溶剂化膜，并具有很好的可压缩性和堵孔效能，发挥降低滤失量、提高胶体稳定性及加重剂悬浮能力等，如此一来能够有效地保障钻井液性能发挥。
同时，结合表面活性程度的差异，钻井液中不同成分的化学剂产品繁多，乳化剂、起泡剂、消泡剂、抑制剂、润滑剂、缓蚀剂等不胜枚举，统一将具有两亲性结构的表面活性剂视为“传统表面活性剂”，其典型特征为一端亲水、一端疏水。
将低聚型表面活性剂视为“新型表面活性剂”，下文中针对高性能乳化剂展开具体的研制与评价，阐明两种表面活性剂的差异，此处不做累述。
2 钻井液用表面活性剂的研究与应用进展就国内而言，石油勘探开发过程中主要面临的问题为水敏底层、高温深层油气藏，乳化剂是必不可少的生产保障原料，适用于油基泡沫流体、油包水、页岩汽油等多种情况。
钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷
钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷的论文随着石油开采技术的进步，钻井液的配方也变得越来越复杂。
为了提高钻井液的性能，研究人员在不断寻求新的材料和技术。
近年来，阳离子甲基葡萄糖苷（Cationic methyl glucoside，CMG）作为一种新型的钻井液助剂逐渐引起了研究人员的重视。
CMG是一种天然无毒、可生物降解的草酸溶性阳离子表面活性剂。
其分子结构中含有6个葡萄糖基团，可以提供强的表面张力和稳定性。
与传统的阴离子表面活性剂相比，CMG在钻井液中的应用有以下优势：一是有良好的生物降解性能，可以减少环境污染；二是可同时作为胶粘剂和增黏剂，可以提高钻井液的粘度和黏附性；三是可以与石油水相互作用，可以减少钻井中的液面张力，提高钻井效率。
研究表明，在使用CMG作为钻井液助剂时，液面张力可以降低20%以上，从而大大提高钻井效率；同时，CMG本身的黏度和胶结性能也可以使钻井液在钻井过程中更加稳定和可靠。
此外，CMG作为一种表面活性剂，还可以增加钻井液的润滑性能，减少井壁和钻头的磨损，从而延长钻头的使用寿命。
在实际应用中，CMG还可以与其他组分相容，可以与泥浆、水、盐溶液等多种成分兼容，从而适应各种钻井套管的要求。
此外，CMG还可以在高温高压条件下保持稳定性，具有较强的耐碱性能，可以在高温碱性环境下长时间使用。
综上所述，阳离子甲基葡萄糖苷作为一种新型的钻井液助剂，在提高钻井液性能和保护环境方面具有明显的优势。
未来，需要进一步加强对CMG的研究和应用，以满足石油开采的需求，同时也要充分考虑其对环境和人体健康的影响，确保其在安全可控的前提下发挥最大的作用。
为了更好地探讨阳离子甲基葡萄糖苷在钻井液中的应用，研究人员进行了大量的实验和研究。
例如，一些研究表明，CMG可以与某些阴离子表面活性剂相结合，形成复合体，从而进一步提高钻井液的粘度和循环能力。
此外，CMG还可以与某些黏土矿物相互作用，形成稳定的胶体体系，提高液相的黏度和胶结性能。
表面活性剂在石油工业中的应用
表面活性剂在石油工业中的应用
在石油工业中，表面活性剂作为油田化学品广泛用于钻井、固井、采油、油气集输、三次采油和油田水处理等中，对于保证钻井安全，提高原油采收率、油品质量、生产效率和经济效益，以及设备防护、降低集输成本和防止环境污染等方面起着重要的作用。
当今，表面活性剂已成为油田开发中必不可少的油田化学品。
在石油工业中的各个环节大量使用各种表面活性剂做乳化剂、破乳剂、发泡剂、润湿剂、缓蚀剂、增粘剂、除垢剂、杀菌剂等，用于配制钻井液、解卡液、固井液、泡沫排液、驱油剂、防蜡剂和清蜡剂、润湿降阻剂、乳化降粘剂、压裂液、酸化液、杀菌剂、原油破乳剂、降凝降粘剂、减阻剂、抗氧化剂、抗磨剂、清净剂、防锈剂、抗静电剂、燃油节能添加剂等。
常用的阴离子表面活性剂有高级脂肪酸盐、环烷酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基琥珀酸盐、烷基磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等。
常用的阳离子表面活性剂有脂肪胺盐酸盐、脂肪基咪唑啉乙酸盐、烷基三甲基氯化铵、烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑型铵盐、聚季铵盐、双烷基二甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、烷基胺乙酸盐、烷基二甲基胺乙酸盐、吉米奇双子季铵盐、多头季铵盐等。
常用的两性表面活性剂有烷基甜菜碱、磺基甜菜碱、咪唑啉型两性表面活性剂等。
常用的非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酰烷醇胺、脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、甘油脂肪酸酯聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。
表面活性剂在油田开发中的应用
表面活性剂在油田开发中的应用近年来，表面活性剂在油田开发中的应用逐渐受到关注。
表面活性剂是一类能够降低液体的表面张力的化学物质，具有广泛的应用领域。
在油田开发中，表面活性剂能够提高原油采收率、减少环境污染，对于油田的可持续开发具有重要意义。
首先，表面活性剂能够提高原油采收率。
在油井中，原油常常附着在岩石毛细孔隙中，难以流动到油井中。
表面活性剂的应用可以破除这种附着，降低原油与岩石表面之间的摩擦力，使原油更顺畅地流动。
此外，表面活性剂还可以降低原油与水之间的界面张力，促使原油趋向油井，从而提高原油采收率。
研究表明，适当使用表面活性剂，可以使原本无法采收的油井增加采收量达到10%以上。
其次，表面活性剂能够减少环境污染。
在传统的石油开采过程中，大量的水被用于冲刷岩石，以期提高原油采收率。
然而，这样的操作会导致大量的废水产生，其中含有油污染物，对环境造成严重影响。
而使用表面活性剂则可以减少水的使用量，降低废水的产生。
表面活性剂能够使水与油更好地混合，形成乳化体系，水中的表面活性剂能够包裹住油颗粒，使其更易于分散和处理。
同时，表面活性剂本身具有分解油污染物的能力，可以在一定程度上降低废水中油污染物的浓度，减轻对环境的污染。
此外，表面活性剂在油田地表保护中也发挥着重要作用。
在油井开采过程中，会产生大量的废水和废液。
这些废水和废液中常常含有高浓度的油污染物和有害物质，对土壤和地下水造成污染。
表面活性剂可以用于废水处理和土壤修复。
通过选择合适的表面活性剂和处理工艺，可以使废水中的油污染物和有害物质被分解、吸附或沉淀，达到排放水质标准。
同时，利用表面活性剂的吸油能力，可以在土壤修复过程中加速油污染物的迁移和分解，提高修复效果。
然而，表面活性剂在油田开发中的应用也面临一些挑战。
首先，表面活性剂的选择与应用需要进行充分的实验研究和现场试验，以确定最佳的剂型和用量。
不同类型的油藏和地质条件对表面活性剂的要求不同，因此需要根据具体情况进行针对性的选择和应用。
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用于化妆品的可生物降解表面活性剂在钻井液中的应用∙类别：石油工业∙作者：Lui F.Nicora,William M.Mcgregor∙关键词：钻井液,添加剂,APG,生物降解,液体损失,流变性∙【内容】∙一､前言在钻井过程中,当钻井液遇到可渗透的岩石层时,通常都具有一种失去水相(“流体损失”)的自然趋势,尤其是在那些超过岩石孔隙压力的高压井中,这些问题更为严重。
在过去的几年中,已经研制并成功地使用了各种各样的控制流体损失的添加剂。
在静态和动态条件下,它们能在井壁上结成滤饼,其粘性又不足以限制钻井液在井中的循环,且其不可渗透性却足以减少因渗入地层而产生的液体的损失。
用于钻井液中最著名的添加剂有:①水化膨胀性粘土,如膨润土,它通常还需和其它降滤失剂一起使用;②褐煤,一种经NaOH或多价金属盐如Na､K､Fe､Cr､Ti处理而形成的氧化､磺化､磺甲基化产物;③Na､K､Ca､Cr､Fe､Ti的木素磺酸盐;④聚合物,包括羧甲基纤维素､PACs(聚阴离子纤维素)､生物高分子聚合物(如黄原胶和硬葡聚糖)､合成聚合物(如丙烯酸与丙烯酰胺的均聚或共聚物)､聚半乳糖甘露聚糖及其衍生物､羧基烷基化或交联的羧基烷基化淀粉。
含有上述添加剂的钻井液在使用时,必须满足详细的技术要求,然而由于岩层高度的多变性､温度及压力条件等因素的影响,添加剂的用量或为达到预期效果而选用的添加剂种类需要作较大的变动。
正是由于这些添加剂或其使用,通常也会以一种不良的方式影响到泥浆其它的可变特性(如粘性､润滑性､粘土膨胀阻力等)。
最后的钻井液配方必须详尽地综合考虑流体损失和其它流体特性,还要考虑配方自身的成本和因使用这些添加剂而带来的生物降解及其潜在的环境污染等问题。
这类环保问题已逐渐为人所重视,与此同时,既具有环境可以接受的特性,又兼备多功能作用,并能潜在地取代少数功能单一品种的添加剂已逐渐为人们所关注。
二､APG近年来,以可再生性天然糖化物或类脂为原料而生产的糖基非离子表面活性剂作为洗涤剂,尤其在化妆品和个人护理用品方面,已被发现具有日益广泛的用途。
这些半天然的表面活性剂及APG颗粒的迅速应用主要是受两个良性因素所驱使:首先是其优良的润湿性和乳化性;其次是其高效率的需氧生物降解性。
APG本身低毒和降解迅速的良好品质成为其在众多领域得以大量应用的关键所在。
由葡萄糖与C4～C14的脂肪醇经生物酶催化制备的APG产品(其中C4～C10的APG产品为水溶性,C12～C14为油溶性),除APG外,其产品中还不可避免地含有少量足以拓宽其商业使用价值的异构体及烷基链长不同的脂肪醇。
与其它传统的表面活性剂不同,APG具有良好而规律的表面活性,以APG作为钻井液的一种组成部分的进一步研究也许可以获得更多有价值的资料。
本文把APG作为降滤失的一种协同添加剂使用,室内研究了其对钻井液降滤失特性的增益情况以及作为糖基表面活性剂聚合物为环境接受的可能性,发现在钻井液中加入极低浓度的APG即可以极大地改善整个泥浆系统的所有特性。
以适当溶剂溶解的长链的APG颗粒与短链的APG产品一样具有良好的水溶性,能够发出令人愉悦的气息,其水溶液呈现出较低的粘度和较好的牛顿流变性,且在对水硬度敏感的环境APG都显示出较高的起泡能力(尤其是具有短链烷基的APG)和润湿能力。
APG能降低水/油界面张力,这使其还兼备了良好的去污力和乳化特性。
其产品中所含脂肪链基长短的巨大变化为其在获得最佳HLB值的范围内,营造了一个宽松的选择空间和因材施用的上佳环境。
三､实验测试根据所研究的各个配方准备钻井液,其流变性及流体损失特性,采用API仪器和方法测定。
水溶性的APG(短链)可以直接加入,水不溶性的APG(长链)经由10wt%的APG/乙醇的乙醇溶解后加入。
尽管由于极低的APG用量以及商业级APG产品中含有本身就具有消泡特性的少量脂肪醇杂质,使得消泡剂的使用显得不太必要,但应用时仍可以加入适量的消泡剂以避免潜在的起泡问题。
生物降解测试可采用OECD301D(封闭罐式测试)方法,经28天的实验,约60%以上的APG已经降解,这证实了APG可以“迅速生物降解”的性质。
润滑性测试采用的是OFITE润滑测定仪。
地层损害测试是用“Clashach sandstone”(含有90%石英和2%粘土)的岩心样品,在70℃下进行。
该岩心样品的半径为5cm,长度为5cm,被装在Hassler容器中,在约1400lb/in2的限制压力下测试。
这项测试包括评价岩心对气体和3%KCl盐水的初始渗透率(ki n.g a s 和ki n,b),然后将其在70kg/cm3高压的钻井液中放置2h(1h动态,1h静态),随后测试其对气体和盐水的最终渗透率(kf i n,g a s和kf i n,b)。
气体和盐水的流动方向与钻井液正好相反。
放置2h期间的流体损失也附带地被测量。
岩心渗透实验完成后,测试“lift-off 压力”(即岩心脱去泥饼时的使用压力)。
然后,在测试其“回流渗透率”之前,将该岩心用酸进行处理。
根据ASTMD1141-75(为替代真实海水制定的标准细则)的详细程序制备合成海水。
四､流体损失､流变学和辅助效应被研究的泥浆至少含有一种水溶性的聚合物及一种以上的烷基(多)葡萄糖苷,且这些泥浆具有有效地减少流体损失和较好地抑制加热老化的特性。
此外,其润滑性和抗细菌侵袭的敏感性也得到了改善。
曾报道过有关高浓度甲基苷在水基钻井液中具有良好的页岩稳定作用。
我们正在研究的是当APG用于水基泥浆时,其对页岩失水的抑制情况。
在大多数实验中,轻泥浆用来增加实验之间的差异,最好的APG 则在更现实的泥浆体系中研究(例6)。
例1:配制一系列含水溶性聚合物和APG总重量相同的实验用钻井泥浆。
水溶性聚合物(规整的PAC与黄原胶的比例为1∶1)和APG的比例在确保总重量恒定的前提下有所变化。
由实验可知,在总含量相同的前提下,将水溶性聚合物和APG复配用于减少流体损失的情况与其各自单独作为所谓的添加剂使用的情况对比,发现单独使用APG的效果不如与聚合物混合更有效。
然而,用APG替代15%的水溶性聚合物能将液体损失减少约50%。
添加了APG的泥浆其粘度几乎没有变化。
例2:将一定量微量的不同类型的烷基(多)葡萄糖苷添加到含有可溶性聚合物(规整的PAC和黄原胶)的泥浆中,配制成一系列轻质泥浆。
这些泥浆在120℃老化16h后,其HPHTFLAA(高温高压下的流体损失值)降低,测定结果显示将特定类型APG以极低的浓度(约占泥浆总重的0.008wt%)添加到泥浆中,即可把老化后泥浆的HPHT 流体损失降低至原先的一半。
这种HPHTFL值的降低情况在甲基葡糖苷或APGC4的泥浆体系中均观察不到,仅对长链的APG泥浆体系是有效的。
作为参考的其他类型表面活性剂,DME(钻井泥浆乳化剂)和DMS(钻井泥浆表面活性剂)在减少流体损失方面的贡献几乎没有。
在同一类型的泥浆配方中,测试并研究了两种APG对泥浆润滑性的影响。
含有APG的泥浆的摩擦系数得以改善,这也许应该归因于不纯的APG产品中残存有少量脂肪醇的缘故。
例3:一个为顶部井眼(tophole)配制的泥浆用于研究加入APG 后对泥浆特性所起的作用。
其结果显示用上述被监控的泥浆,随着其中APGA(一种优化的APG组合)加入量的增加,增强了泥浆的流变性,提高了悬浮特性(较高YP/PV比例),因而减少了流体损失。
然而,经济因素限制了APG为顶部井眼使用的应用可能性。
例4:表1展示了几种以不同浓度(约占泥浆总重量的0.05wt%和0.5wt%)配制的含有APGA(不溶于水)的水溶性聚合物泥浆与作为对比样的甲基葡糖苷及APGC(都是水溶性)水溶性聚合物泥浆的对4比试验。
其结果再次表明,增加APGA的用量可以改善泥浆的流体损失。
仅在泥浆流变学上良性的变化也是显而易见的。
又一次表明甲基葡(丁基葡糖苷)在这方面没有明显的效果。
另外,在含有糖苷､APGC4APGA的泥浆表现出更好的抗微生物侵袭的能力,据对泥浆存放两个星期的初步观察,发现仅有不含APGD的泥浆遭受到微生物的侵袭。
例5:按表2配制的钻井液用于证实由于APG的加入在硅酸盐体系中所产生的差异。
实验结果表明,APG的加入有助于改善硅酸盐体系的流变性､滤液性能及耐温能力。
表 2 在硅酸盐体系中APGA的作用泥浆配方:水350g+氯化钾15g+黄原胶1g+规整PAC1.5g+改性淀粉4g+膨润土钠盐0.5g+纯碱硅酸钠5(vol%)+APGA(见下表)+氧化钡300g+APGA(见下表)+氧化钡12g注:试验温度为105℃例6:表3用于记录在13ppgKCl-聚合物泥浆体系中随APGA用量的增加其泥浆行为的改变。
测定结果表明,该泥浆的耐温能力和高温滤失性均有所改善。
表 3 在13ppgKCl-聚合物体系中APGA的作用泥浆配方:合成海水350g+氯化钾10.5g+黄原胶1g+规整PAC1g+PAC1g例7:表4显示了加入APGA后,可以改善黄原胶溶液的耐温稳定性。
将不含APGA的黄原胶溶液与老化前后均加入APGA的黄原胶溶液分别进行老化,实验数据表明,在黄原胶溶液老化前加入APGA可以充分地保护该聚合物抗热降解的泥浆流变性能。
表 4 在黄原胶溶液体系中APG的作用五､地层损害性能用两种以碳酸钙聚合物为主的钻井液作对照,其中一种加入了APGA(0.5ppb)。
将这两种钻井液与岩石接触2h,从滤液的角度观察其各自的差异。
含有APGA钻井液的滤液为29mL(相当于 6.8mL的APIFL)而另一钻井液的滤液为79mL(相当于8.4mL的APIFL),从而证实使用APGA作为抑制聚合物流体损失的协同添加剂是有效的。
岩心样品的初始渗透率介于250～450mD的气体渗透率和21～36mD的盐水渗透率之间,该岩心与钻井液接触2h后,超过2h岩心的持续渗透率介于含有APGA的体系81%气/90%盐水的渗透率值和不含APG的体系62%气/97%盐水的渗透率值之间。
这两种钻井液各自的初动压力均较低(含有APGA的为2.5lb/in2,不含APG的为 4.5lb/in2)。
酸化处理后其渗透率的恢复值为:含有APGA的体系为87%气/90%盐水的渗透率,没有APG的体系为60%气/100%盐水的渗透率。
这些数据表明,不含APGA的更高滤失率在岩心内部会造成更多的伤害,这种伤害即使通过移去滤饼或酸化处理也难以得到恢复。
六､作用机理与APG一样,“聚乙二醇”为人所熟知地应用于水基钻井液中以改善传统的聚合物体系的HPHT稳定性。
实际上,这些“聚乙二醇”为烷氧基化的脂肪醇､酸或胺。
通常它们是含有与文献中所讨论的APG极为相似的一个疏水基和亲水基团的非离子表面活性剂。