白油基用有机土室内性能评价

付 龙，潘 一，杨双春

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

白油基用有机土室内性能评价

付 龙，潘 一，杨双春

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

油基钻井液是一种重要的钻井液，油基钻井液具有抗侵蚀、抗高温、润滑性好、有利于井壁稳定以及对储层污染程度小等特点。有机土是油基钻井液中一种亲油胶体，主要功用是增粘提切和降滤失。因此，对现有有机土应用于白油中进行了室内评价。结果表明，现有有机土大部分在白油中成胶率较低，成胶率在50%以下；少数有机土可以在白油中达到成胶率标准且有效提高基液的粘度，但滤失量较大。

白油；有机土；成胶率；流变性

近年来，石油勘探逐步进入深井及超深井阶段，且社会对环保问题更加重视，因此对钻井液性能的要求越来越高。白油基钻井液具有油基钻井液的性能优点并对环境基本无污染，因此得到广泛的应用[1-3]。

有机土是油基钻井液中的最基本亲油胶体,在油基钻井液中既可提高泥浆的粘度和切力,又能降低油基钻井液的滤失量,因此有机土是油基钻井液中不可缺少的添加剂[4,5]。由于有机土在钻井液中主要起增粘提切的作用，因此其性能的好坏将直接影响钻井液的流变性能和携岩能力。目前，市场上的油基钻井液用有机土在白油中的凝胶性和增粘提切效果参差不齐，因此对白油基钻井液用有机土进行室内性能评价。

1 实验设备

实验用有机土选取国内现有常见的几种有机土，包括有机土BT838，OCMA，API，辽河有机土粉HMC-1和HMC-2。分别用六速旋转粘度仪、变频高速搅拌机及中压滤失仪对相应有机土进行室内性能评价实验。

2 有机土性能测试

通过国内外的研究，发现全油基钻井液存在滚前粘切较低的问题，为此进行高性能有机土的评价。国内油基钻井液有机土主要针对柴油研制，在柴油中成胶率高而在白油和气制油中成胶率较低[6]。

2.1 成胶率

量取450 mL的5＃白油和50 mL水混合溶液；分别加入3%～7%的有机土OCMA、有机土API、有机土BT838、有机土HMC-1和有机土HMC-2（精确至0.01 g）；分别将其倒入高搅杯，在3 000 r/min下高速搅拌30 min使其充分分散；量取100 mL混合液（Vm）倒入100 mL具塞量筒中，静置90 min（用秒表计时）；记录90 min后上层游离白油体积（Vo）。结果见表1[7]。

成胶率=(Vm-Vo)/Vm×100%

根据实验结果发现，有机土 API、有机土HMC-1及有机土HMC-2在白油基液中的成胶率不高；有机土OCMA和有机土BT838则成胶率较高，其中，当有机土加量达到5%时，成胶率达到85%以上。分析可知，5＃白油主要为饱和烷烃，芳香烃质量分数低（≤0.1%），极性弱，市面上大部分有机土在白油中不易分散、成胶。有机土OCMA和有机土BT838在白油中成胶率相对较高，说明这两种有机土可以在极性较弱的溶液中分散成胶。

表1 有机土成胶率Table 1 Gelling rate of organic clay

2.2 有机土流变性能测试

选取在白油中成胶率较高的有机土OCMA和有机土BT838进行流变性测试。

量取450 mL白油和50 mL水；分别加入4%～6%有机土OCMA和有机土BT838，分别在3 000 r/min条件下高搅30 min；测定其流变性[8]，结果见表2。

根据实验结果发现，有机土 OCMA和有机土BT838在白油基液中可以有效的提高溶液的流变性能；当有机土加量达到 5%时，流变性能提高最为明显。分析可知，白油基浆对有机土层间结构要求较高，不同有机土层片间堆砌的疏松程度、片层薄厚均不相同。间堆砌越疏松，片层越薄，则有机土在白油中的分散性越好，流变性能提升越明显。

表2 有机土流变性能Table 2 Rheological properties of organic clay

2.3 中压滤失量

在流变性测定的基础上，对不同加量的有机土OCMA和有机土BT838进行中压滤失量的测定。量取不同加量的混合溶液各200 mL，分别倒入中压滤失仪中；加压至0.69 MPa，用秒表计时30 min，记录滤出溶液的体积，结果见表3。

表3 有机土滤失量Table 3 Filtration loss of organic clay

实验结果表明，不同加量的有机土OCMA和有机土BT838在白油为基液的溶液中，滤失量较大，不能满足白油基钻井液对滤失量的要求。

3 结 论

油基钻井液是钻井行业技术研发的重点课题，白油基钻井液具有良好的性能及低污染等特点。而针对白油基钻井液用的有机土还存在一定缺陷，因此针对白油用有机土需要被大力发展。笔者通过室内试验得出以下结论：

（1）现有有机土在柴油等极性较高的基液中成胶性能非常好，而在5＃白油基液中成胶性能普遍不够理想，个别产品可以达到要求。

（2）白油基液对有机土层间结构要求较高，现有有机土普遍不能满足白油基要求，个别满足要求有机土在降滤失方面不够突出。

［1］ 刘保双,唐代绪.一种钻井液用白油润滑剂HML的研究[J].天然气工业,2002(04):48-49.

［2］ 胡三清,余娇梅,胡志鹏.低毒深水油基钻井液室内研究[J].化学与生物工程,2008(11):48-50.

［3］ Brian Evans , Kevin Umbher. Lessons Learned on Gulf of Mexico Gas Wells Drilled With OBM and Completed With Heavy Brine[G].SPE 109589.

［4］ 王茂功,王奎才,李英敏,等.白油基钻井液用有机土的研制[J].钻井液与完井液,2009(05):1-3．

［5］ 舒福昌,向兴金,史茂勇,等.白油中高成胶率有机土HMC-4的研究[J].石油天然气学报,2013(09):93-95．

［6］ 刘绪全,陈敦辉,陈勉,等.环保型全白油基钻井液的研究与应用[J].钻井液与完井液,2011(02):10-12．

［7］王茂功,王奎才,李英敏,等.柴油和白油基钻井液用有机土性能研究[J].油田化学,2009(03):235-237．

［8］ 米远祝,罗跃,黄志强.油基钻井液增黏剂的合成及室内评价[J].钻井液与完井液,2014,01:4-7．

Performance Evaluation on Organic Clay in White Oil-based Drilling Fluids at Laboratory

FU Long,PAN Yi,YANG Shuang-chun

（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Oil-based drilling fluid is a kind of important drilling fluid; it has good characteristics, such as erosion resistance, high temperature resistance, lubricity, borehole wall stability and friendly to the reservoir. Organic clay is an important additive in oil base drilling fluid, whose main effect is to thicken and increase the yield point of the drilling fluid. In this paper, laboratory evaluation of the effect of organic clay in white oil-based drilling fluid was carried out. The results show that most of the existing organic clay gelling rate is below 50% in white oil. A few of organic clay gelling rate can reach to the standard and effectively improve the viscosity of the white oil-base drilling fluids. But the filtration loss is very large.

White oil; Organic clay; Gelling rate; Rheological characteristic

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0499-02

2014-10-17

付龙，男，辽宁盘锦人，硕士研究生，研究方向：油田钻井工作液。E-mail：lnfulong@126.com。