石蜡纳米乳液可以提高泥饼的致密性,改善泥饼的厚度和提高钻井完井液的润滑性。但目前所生产的石蜡纳米乳液粒度分布较宽且稳定性较差。研究尝试在低能条件下制备石蜡纳米乳液,以期更好地指导生产应用。

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配制4.0%钠土基浆,在钠土基浆中加入不同HLB值条件下制备的纳米乳液。采用NF-2粘附系数仪和JHRX极压润滑仪,测定其粘附系数和极压润滑系数,并计算其粘附系数降低率和极压润滑系数降低率。

图2 复合表面活性剂HLB值对乳液滴平均粒径的影响

表1 不同HLB值对乳液润滑性能的影响
在其他条件一定的情况下,随着HLB值的增大,其极压润滑系数和粘附系数降低变化都有一个先增大后减小的过程,这与粒径的变化趋势一致。因此可以得到初步结论:乳液滴粒径越小,表面附着能力越强,其润滑能力越强。
结合表面活性剂含量,乳化温度等其他因素对石蜡纳米乳液性能的影响分析,确定最佳乳化条件为白油,石蜡,表面活性剂和水的质量比为2:2:1:5,乳化温度75度,乳化时间30分钟。具体方法是在烧杯中按比例加入石蜡和白油,75度完全融化后以慢速磁力搅拌,加入复合表面活性剂并持续搅拌。待完全溶解后,缓慢滴加自来水直至加完,再搅拌适当时间(整个反应时间控制为30分钟),温度降至室温后停止搅拌,取样检测样品性能。结果显示,纳米乳液的页岩抑制性能很强。

表2 纳米乳液的抑制性能
总体而言,石蜡纳米乳液对钻井液流变性能影响不大,但能大幅度提高钻井液的润滑性和油层保护性能。建议对纳米乳液的自发乳化机制进行深入研究,以更大幅度地降低乳液制备过程中的能耗!
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