文摘

水乳nanomicron蜡乳液与油相内容45 wt %使用surfactant-in-oil的乳化方法制备。准备的最佳条件是85°C, 20分钟5 wt %复杂的乳化剂。那么上述nanomicron乳化蜡沉浸到一个特殊的水溶性聚合物在半干的一定比例的技术。最后,固化self-dispersed nanomicron乳化蜡命名为Ewax,一种为水性钻井液固体润滑剂,干燥后得到特殊的可溶性聚合物包含低温乳化蜡。结果表明,粘附系数降低利率 是73.5%,极端的压力(E-P)摩擦系数降低利率 当生产77.6% Ewax样本添加到淡水钻井液用量为1.0 wt %。与其他正常的类似的液体产品相比,Ewax不仅具有更好的润滑性能,过滤控制财产损失,耐热性,耐盐和环保,而且还可以解决的问题,在冬天冻结和贮存稳定性差的液体蜡乳液在油田应用中。

1。介绍

钻井液润滑剂一般可以分为液体润滑剂和固体润滑剂根据他们的生存状态,前者通常包含液体矿物油、植物油、和表面活性剂而后者包括固体石墨、塑料球、玻璃珠等。然而,液体润滑剂如矿物油和植物油总是低温冻结,同时这些有毒的润滑剂矿物油、沥青和石墨工业利用率逐年逐渐减少由于环境保护的要求1]。因此,它是重要和迫切需要开发一种固体润滑剂减少毒性和钻井泥浆的好低温可行性。

承认蜡是一种石油的有机物具有较强的凝聚力和水溶性和皂化。因此,蜡乳液应用于多个相分散系统显示稳定性好,可分散性即使没有加热融化或有机溶剂溶解。蜡乳液表示对钻井液的润滑性,形成一个对钻柱与井壁均匀薄膜。此外,蜡乳液还有其他优势,如低荧光,无毒性,noncorrosiveness。所有的above-distinguished属性赋予蜡乳液作为一种重要的特种蜡产品。

nanomicron蜡乳液稳定粒子被王引入钻井液et al。2- - - - - -4从山东大学);从那时起,蜡乳液在许多应用研究已经成为焦点。到目前为止,它已经认识到nanomicron蜡乳液具有良好的润滑性能和抑制的能力。尽管这些杰出的属性,但它显示了许多缺陷在贮存稳定性,防冻剂财产,过滤性能和性价比防止蜡乳液推广方便。

为了解决上述问题,这项工作调查的制备技术self-dispersed nanomicron基于蜡的乳化蜡固体润滑剂及其衍生的副产品。同时,其钻井表演等润滑性能、流变行为、过滤损失控制在高温高压(高温高压),耐盐和抑制的能力页岩地层深度也评估工作。

2。实验的细节

2.1。材料和工具

所有工业品位样品如蜡,ceratum,白色的油,和氢氧化钠是购自北京化学试剂有限公司,有限公司,中国。多组分乳化剂TE、无机复合稳定剂TS和特殊水溶性高分子纤维素接枝淀粉(PPS)是白手起家的。

模型NF-1粘附系数测试仪钻井液、模型GGS42-2高温高压压滤机设备,和模型ZNN-D6S六速旋转粘度计在Haitongda特殊仪器有限公司,有限公司,中国。数字极压(EP)钻井液润滑性测试器是OFITE制造,美国。模型f - 4600荧光分光光度计是日立、日本。Mastersizer 2000激光粒子分析仪是由莫尔文仪器有限公司,英国。房子- 6460 lv高分辨率扫描电子显微镜在JEOL,日本。

2.2。性能评价方法
2.2.1。润滑能力评估

粘附系数降低率(Δ )和极压(E-P)摩擦系数降低率(Δ )被应用于评价润滑性能和具体评价可以引用技术标准由中国石油天然气集团公司(CNPC)水性液体润滑剂的钻井液(Q / SY 1088 - 2007)。

2.2.2。流变行为评价

表观粘度(AV)、塑料粘度(PV)、屈服点(YP)和API(美国石油学会)过滤损失(FLAPI)被应用于评价流变行为和具体评价方法可以参考中国国家标准“石油和天然气钻探fluids-part industries-field测试1:水性液体(GB-T 16783.1 -2006)”。

2.2.3。过滤性能评价

过滤性能的评价方法可以参考的技术行业标准滤液减速器宽容盐和高温对钻井液(Q / SH 0047 - 2007)。

2.2.4。荧光性能评估

根据测量方法荧光发射的钻井液添加剂报道Patel et al。5),三维荧光光谱被用来定量测量的最大荧光强度 最佳激发波长的前女友,和相应的发射波长EM。详细描述了测量方法如下:测试样品和己烷混合在质量比1:400年首先其次是荧光特性测量荧光分光光度计上执行。列出主要测试参数如下:激发波长为2.5 nm的狭缝宽度;发射波长为2.5 nm的狭缝宽度;PMT电压是700 V;扫描速度是1200海里/分钟。

2.2.5。显微镜的结构

测量方法和散射条件设置在激光粒子分析仪Mastersizer 2000根据ISO 13320标准操作程序和米氏理论。

2.3。准备
2.3.1。蜡乳液的制备

蜡及其衍生的副产品被选为原材料和他们一起加热融化在三组瓶白油。然后氢氧化钠溶液添加到上述混合物preemulsification,大量的实验和研究6- - - - - -8]表明,复合乳化剂的乳化效果由两个或两个以上的表面活性剂复合了杰出的优势的单一乳化剂。- 80和渐变- 80肯定是选为主要乳化剂在表面活性剂A和B作为这项工作获得复合乳化剂的coemulsifiers TE preemulsification反应后添加到系统。乳化稳定剂TS和其他修饰符被选择性地添加到系统反复调整水阶段。surfactant-in-oil的乳化方法,稳定nanomicron蜡乳液制备的优化条件下:乳化时间是20分钟,乳化温度为85°C,慢慢冷却到室温的过程中搅拌。

2.3.2。制备固体蜡润滑剂

nanomicron蜡乳液制成的部分2.3。1和一种特殊水溶性高分子材料PPS混合在一起在一定温度下充分反应一段时间通过半干的捏和机技术(9,10]。的self-dispersed nanomicron乳化蜡固体润滑剂Ewax终于获得样品后在低温干燥,破成碎片。完整的制备工艺流程如图1。


图1
固体润滑剂Ewax的准备过程。

3所示。Ewax对钻井液的性能的影响

3.1。润滑性能

图2显示了Ewax添加剂用量对粘着系数的影响降低率(Δ )和极压(E-P)摩擦系数降低率(Δ )的钠膨润土泥浆为基础实验利用率为5.2 wt %。显示在图2,当Ewax的添加剂用量为0.5 wt %, 1.0 wt %, 1.5 wt %,和2.0 wt %;基础泥浆的润滑性能一般不断增强所显示曲线的斜率为正,这前两个点之间陡峭得多而稳定的最后三分。然而,如果样品生产添加剂用量的影响钻井液体系和治疗药物的成本都考虑为最后的评价,可以得出合理的结论,Ewax添加剂用量为1.0 wt %是合适的。因此,1.0 wt %确定钻井液性能评价的统一剂量添加Ewax之前和之后。


图2
Ewax添加剂用量对润滑的影响。

钻井添加剂可能严重影响油田钻探的过程中温度和盐度。基于淡水泥浆的润滑性能和4.0 wt %盐水基泥浆研究在深度Ewax添加剂用量为1.0 wt %。此外,之间的可比性评价也由润滑系统的性能在室温下(RT)和相同的系统在高温(120°C×16 h)如表所示1。

表1
润滑性Ewax评估基于不同的泥浆和在不同的温度。

因为它可以清楚地看到在桌子上1那 和 基于淡水泥浆为1.0 wt % Ewax 16岁在120°C h略下降相比,在室温下相同的系统。然而,情况相当不同的基于4.0 wt %盐水泥浆 系统的16岁在120°C提升而h 几乎相同的值。这表明Ewax具有良好的润滑性能在淡水和4.0 wt %盐水泥浆。除此之外,它还表现出优越的耐高温和盐的能力。

表2显示性能的比较结果Ewax和其他润滑剂。显然,Ewax具有更好的润滑性能比其他商业在中国润滑油产品包括DZ(从德州、山东),DY(从Dongyin、山东),Slube(从Bingzhou、山东),和GD-2(从任丘市松亚、河北)。

表2
比较不同的润滑剂。
3.2。流变行为

钻井液的流变行为可以反映其流动和变形特性测量的剪切应力和剪切速率11]。我们认识到,钻井液的流变行为直接关系到许多因素如彻底冲洗功能轴,固体和暂停功能,水力的交付能力,稳定。流变行为的改变结果的钻井液泥浆之前和之后的Ewax见表3。

表3
Ewax对钻井液流变性的影响。

显示在表3、AV、PV, 系统的显示添加Ewax前后变化不大,表明Ewax几乎没有对钻井液的流变行为的影响。与此同时,YP系统和30分钟FL略有增加API减少一点后添加Ewax表明Ewax显示某些过滤损失控制效果是有利于确保井筒稳定性。

3.3。高温高压滤失

滤液损失减速机是一种重要的钻井液添加剂,以确保钻井液的性能稳定。据报道,稳定的井筒以及定期和一致的井下仪可以实现通过降低钻井液的侵入地层,防止页岩地层的保湿和肿胀12]。这两个 过滤性能损失在基于淡水泥浆和4.0 wt %盐水泥浆进行了测试和比较其他两个产品DZ和DY记录在表4。基于盐水泥浆得到基于基于淡水泥浆通过添加4.0 wt %氯化钠为20分钟后跟在剧烈搅拌下加入1.0 wt % Ewax下不断搅拌5分钟。很明显在表4Ewax表现出流体损失财产在淡水和盐水泥浆为基础,后者是更加明显。的减少甚至基于盐水泥浆的失水率接近51.3%,比同类产品高出10倍。

表4
比较高温高压过滤损失控制能力。

为了调查Ewax的过滤控制性能在高温度和盐度, 过滤性能测试拍摄于盐水基泥浆损失包含6.0 wt %膨润土基泥浆和4.0 wt %氯化钠及其与Ewax混合在一起在120°C 16岁h如表所示4。过滤损失的降低率高达50.0%表明Ewax显示优越的耐高温能力和盐在过滤控制能力,而杰出的优于其他同类产品。

3.4。抑制的能力

钻井添加剂的抑制的能力主要体现在两个方面:防止页岩地层的保湿和肿胀和散射。在这部作品中,抑制的能力Ewax模拟通过测量减少粘土的产生率。首先,Ewax Na-bentonite加在一起在蒸馏水和流变参数测定12小时后水化过程。与此同时,类似的结果与基于膨润土泥浆没有任何Ewax记录在表5。显然,AV和基于PV的泥浆含有Ewax都一起减少粘土的产量的减少表明Ewax可能抑制粘土补水和肿胀。

表5
Ewax抑制的能力。
3.5。显微镜的结构

图3扫描电镜的图像产生蜡乳液,图吗4激光粒度分布的蜡乳液(a)和Ewax (b),分别。显然,蜡乳液粒子的大小一般都分布在200 nm和10μm如图3而Ewax普遍分布在0.3μ米和120μm如图3。这两个粒子分布光谱进一步证实nanomicron乳化蜡固体润滑剂得到这可能分散在基泥浆钻井液和塞孔像什么nanomicron蜡保护地层的稳定性。


图3
扫描电镜的图像产生蜡乳液。
(一)
(一)
(b)
(b)
图4
激光粒度分布的蜡乳液(a)和Ewax (b)。

图5显示扫描电子照片的颗粒形态的特殊水溶性高分子材料(a)和Ewax (b)。显然,乳化蜡覆盖特殊高分子材料表面的蜡球的形式如图5 (b)并使聚合物的表面更为顺畅,这是至关重要的外观良好的润滑性能。此外,Ewax也显示的粒子大小约为20μ米,与结果在图一致3。

(一)
(一)
(b)
(b)
图5
扫描电镜图像的特殊水溶性聚合物(a)和Ewax (b)。
3.6。荧光性能

三维荧光光谱是用来定量测量的最大荧光强度 最佳激发波长的前女友,和相应的发射波长EM。据报道在专利Patel et al。5),添加剂时就会发出强烈的荧光 是800年以后。如图6和表6、最大荧光强度 Ewax只有176.4,这表明荧光水平相对较低。同时,Ewax在256.0/436.2的特征峰,没有重叠与原油和天然气表所示7(13),这表明Ewax不会影响地质测井过程探索石油和天然气。

表6
Ewax的荧光性能。
表7
三维荧光光谱特性不同的原油和天然气。

图6
三维荧光光谱Ewax。
3.7。Antiadhesion性能

粘附现象可能出现在长期储存和运输过程中固体蜡粉。下面的方法应用于评价antiadhesion性能在这工作:首先,一定数量的样品(超过200 g)放入一个密封袋,因此应大力挤压,让空气。样本后被迫被夷为平地,它应该转移到恒温烤箱,后跟一个24小时的压力过程在50 kPa 50°C-60°C表面的样本。最后,应采取样本检查其粘附状态和色散性质。结果已经表明,压力没有任何影响润滑性能和Ewax的色散特性,显示antiadhesion性能好。

3.8。环保的行为

作为吸收载体在这个实验中是一种特殊的水溶性聚合物PPS具有良好的生物降解性主要润滑组件是蜡,这些材料对环境不会造成任何伤害。此外,蜡球荧光强度较低可能堵塞毛孔,回流容易,而不会破坏地质记录的过程。这个伟大的优势使它具有光明的应用前景在钻井大陆尤其是对海洋钻井。从上面的讨论,很明显得出Ewax是一种环境友好型钻井液固体润滑剂产品。

4所示。结论

(1)优化技术用蜡或ceratum为基本原料终于建立了乳化温度为85°C,乳化时间是20分钟,复杂的乳化剂是5 wt %,油相内容是45 wt %。统一和稳定nanomicron蜡乳液制备下优化的过程。(2)固体self-dispersed nanomicron乳化蜡为Ewax被的半干的技术准备nanomicron乳化蜡沉浸到一个特殊的水溶性聚合物干燥低温连续紧随其后。(3)粘附系数降低率(Δ )和极压(E-P)摩擦系数降低率(Δ )基泥浆的方法超过70%时,钻井液中的Ewax达到1.0 wt %,显示其良好的润滑性能。同时,Ewax也表现出很好的高温高压过滤素质和多种功能,使Ewax优于其他同类产品。(4)Ewax的准备这项工作彻底解决了寒冷的冬天和贮存稳定性差的问题传统乳化蜡液体润滑剂。

免责声明

作者证实本文作者自己的工作,是原始和未发表的,不被认为是发表在其他地方,和所有作者都同意应该提交《光谱学。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。