[发明专利]一种增强油基钻井液乳化稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强油基钻井液乳化稳定性的方法，特别适合于油包水油基钻井液，可作为钻深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性复杂地层的重要手段。

背景技术

油基钻井液是以油作为连续相的钻井液。全油基钻井液中，含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10-60%。由于钻井液含有油水两相，因此该钻井液需要加入乳化剂使水分散到油相中。油基钻井液乳化稳定性是其运用过程中的重要指标，目前采用表面活性剂作为乳化剂，表面活性剂同时具有亲油和亲水基团，能够吸附在油水界面形成吸附膜从而保护水相在油相的均匀分散。

公开号为CN101287808A和CN102027092A，中国专利文献公开的油基钻井液都只采用表面活性剂作为乳化剂，但有些乳化剂对人体和生态环境影响较大，同时表面活性剂作为乳化剂容易受溶液pH值、盐类型、矿化度及环境温度的影响，影响了油基钻井液的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有采用表面活性剂作乳化剂稳定性较差的问题，提供一种增强油基钻井液乳化稳定性的方法。本发明能抗高温、抗盐特点、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小，对人体的毒害作用远小于表面活性剂，缓解油基钻井液乳化剂对现场操作人员的伤害。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种增强油基钻井液乳化稳定性的方法，其特征在于：在油基钻井液配制时，加完乳化剂后再添加质量为油基钻井液0.1%-5%的亲水纳米材料，且纳米材料与乳化剂的质量比为：1:5~0.5，搅拌均匀后再投入使用。

所述的纳米材料为亲水纳米二氧化硅颗粒、亲水纳米碳酸钙颗粒、亲水纳米二氧化钛中的单组份或相互任意比例的混合物。

所述纳米材料粒径大小为5-100nm。

所述油基钻井液表面活性剂的乳化剂可选用：Span80，油酸，硬脂酸钙，油酸钙中的单组份或相互任意比例混合物。

所述油基钻井液中，油相与水相的重量比为75:25—90:10。

所述油相为柴油、白油或线型α-烯烃、内烯烃或线型石蜡；水相是质量浓度为10%-25%的氯化钙盐水或氯化钾盐水，以所述水相的总重量计。

采用本发明的优点在于：

一、本发明在油基钻井液配制时，加完乳化剂后再添加质量为油基钻井液0.1%-5%的亲水纳米材料，且纳米材料与乳化剂的质量比为：1:5~0.5，搅拌均匀后再投入使用，具有抗高温、抗盐特点、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小的优点，可作为钻深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性复杂地层的重要手段，另外，纳米材料对人体的毒害作用远小于表面活性剂，缓解油基钻井液乳化剂对现场操作人员的伤害。

二、本发明中采用了纳米材料，纳米材料对环境友好，减少油基钻井液废液处理成本；并且0.1%-5%的纳米材料形成的乳液稳定性强，不易受体系pH值、盐浓度、温度及油相组成等因素的影响，有利于钻井过程中油基钻井液的现场维护，采用的纳米材料比例过高或过低均会影响乳液稳定性。

三、本发明所采用纳米材料增强油基钻井液乳化稳定性机理如下：无机亲水纳米颗粒通常在水介质中是带电的，因此可以通过吸附离子型或非离子型双亲表面活性剂改变其表面润湿性，成为表面活性颗粒，这一过程可以称为纳米材料原位表面活性化，从而增强油基钻井液乳化稳定性。

四、本发明中，所述的纳米材料为亲水纳米二氧化硅颗粒、亲水纳米碳酸钙颗粒、亲水纳米二氧化钛中的单组份或相互任意比例的混合物，采用这些纳米材料应用在油基钻井液乳中，当接触角大于90°时，粒子大部分处于非极性相，使水相分散于非极性相中的效果更好。

五、本发明中，所述纳米材料粒径大小为5~100nm，采用此粒径大小，润湿性能更好。

具体实施方式

实施例1

作为本发明的最佳实施方式，纳米材料与乳化剂的比例为：1:5~0.5，其余部分为油和水，根据需要还可加入有机土，油基降滤失剂、润湿剂、增粘剂、加重剂，但前提是不影响本专利所述性能；

以油基钻井液总质量百分比计，乳化剂1~4%，纳米材料0.1~5%，其余部分为油相和水相。

乳化剂可选用：Span80，油酸钙，硬脂酸钙中的单组份或相互任意比例混合物； 油相和水相比为75:25—90:10。

原料、设备及其来源：

亲水纳米二氧化硅颗粒（30-40nm）：博宇高科新材料技术有限公司。