配液水对可逆乳状液体系性能影响规律研究.docx

配液水对可逆乳状液体系性能影响规律研究杨剑I刘飞一，王学武I代晓东王立强杨诺I刘畅I王阳I姚志豪I孙娜I(1山东石油化工学院石油工程学院，山东东营257061)摘要：可逆乳状液可集中不同类型乳状液的优势发挥最佳效果，使用改性固废材料制备可逆乳状液可实现减排增效。基于前期开发的基于固废材料的新型改性颗粒型可逆乳化剂，探讨配液水对其性能的影响规律，通过实验研究明确：水相为湖水1号、湖水2号条件下均可形成可逆乳状液；水相为湖水2号的油包水乳状液的破乳电压明显高于水相为湖水1号的油包水乳状液，即前者稳定性高于后者。但水相为湖水1号的乳状液加酸转相所需酸液体积更少，且相同条件下转相后的水包油乳状液液滴分散性更好，整体电导率更高。同时，水相为湖水1号的水包油乳状液相比于水相为湖水2号的水包油乳状液加碱转相所需碱液体积更多。相关研究成果可为可逆乳化钻井液体系的推广应用提供参考。关键词：可逆乳化剂；可逆乳状液：配液水：改性颗粒型可逆乳化剂中图分类号：TE357.12文献标志码：A收稿日期：基金资助项目国家级大学生创新训练计划项目O；山东省自然科学基金项目(ZR2021QE006)；东营市科学发展基金项目(DJ):山东省高等学校青创科技支持计划(2019KJAO24)；中国石油大学胜利学院引进高层次人才科研启动基金资助项目(KQ2019-007)第一作者，杨剑，男，本科，主要从事油田化学品开发。通讯作者,刘飞，男，博士，副教授，主要从事储层改造新材料开发及应用技术、油田开发物理模拟等研究。StudyontheInfluenceofWateronthePerformanceofReversibleInvertEmulsionJianYang1,FeiLii/",XuewuWang1,XiaodongDai1,LiqiangWang1fNUoYang1,ChangLiu1,YangWang1,ZhihaoYao1,NaSun1(1SchoolofPetroleumEngineering,ShandongInstituteofPetroleumandChemicalTechnology.Dongying257061,China)Abstract:Reversibleinvertemulsioncanconcentratetheadvantagesofdifferenttypesofemulsionstogetthebesteffect.Reversibleinvertemulsionwithmodifiedsolidwastematerialsemulsifiercanachieveemissionreductionandefficiencyincrease.Basedonthenewmodifiedparticlereversibleinvertemulsifierdevelopedbytheauthorbasedonsolidwastematerialintheearlystage,thispaperdiscussestheinfluencelawofliquidwateronitsperformance.Throughtheexperimentalstudy,itisclearthatreversibleinvertemulsioncanbeformedwhenthewaterphaseis1ake-water-1andlake-water-2.Thedemulsificationvoltageofthewater-in-oilemulsionwiththeaqueousphaseoflake-water-2isobviouslyhigherthanthatofthewater-in-oilemulsionwiththeaqueousphaseoflake-water-1,thatis,thestabilityoftheformerishigherthanthatofthelatter.However,thevolumeofacidrequiredforphasetransformationoftheemulsionwithwaterphasebeing1ake-water-1andacidisless,andthedropletsoftheemulsionafterphasetransformationhavebetterdispersionandhigheroverallelectricalconductivityunderthesameconditions.Atthesametime,thevolumeofbaseneededintheoil-in-wateremulsionwiththeaqueousphaseoflake-water-1islargerthanthatintheoil-in-wateremulsionwiththeaqueousphaseoflake-water-2.Therelevantresearchresultscanprovidereferenceforthepopularizationandapplicationofreversibleemulsifieddrillingfluidsystem.Keywords:reversibleinvertemulsifier;reversibleinvertemulsion;waterforpreparingliquid;modifiedparticle-typereversibleinvertemulsifier引言钻井液是油田开发过程中钻井阶段的核心工作液，主要起到清洗井底、维持井底压力、冷却钻具等作用山。现有钻井液应用最广泛的主要有水基钻井液和油基钻井液，其中，钻井液行业最先发展的、技术最为成熟的为水基钻井液四】，但其在开发页岩油气储层等敏感型储层油气资源时会导致储层稳定性下降6曳进而引发储层稳定性下降、地层坍塌等问题，故油基钻井液也越来越得到重视得倒。但油基钻井液在使用过程中会导致固井困难“°山】、废弃钻井液及含油钻屑难处理等问题囚-，影响油基钻井液使用效果。基于此，可逆乳化钻井液在近年来得到快速发展，其可根据使用需求在不同阶段转变为不同类型钻井液，实现钻井液使用效果的最优化H'。可逆乳化钻井液体系的核心为可逆乳状液，可逆乳状液的关键为可逆乳化剂叫现有可逆乳状液的响应条件有盐浓度3-2”、温度【、PH值等，由于PH值可控性好，pH值敏感的可逆乳状液成为可逆乳化钻井液的核心可逆乳状液。现阶段研究人员构建的可逆乳化钻井液体系主要由两种可逆乳化剂稳定，一种为表面活性剂型可逆乳化剂磔-241,另一种为改性颗粒型可逆乳化剂12叫其中，改性颗粒型可逆乳化剂主要类型为改性纳米二氧化硅型可逆乳化剂126-27%表面活性剂型可逆乳化剂稳定的可逆乳化钻井液近年来被研究较多2用，但其存在耐温耐剪切性能差的缺点，该缺陷限制了可逆乳化钻井液的推广应用，而改性纳米二氧化硅型可逆乳化剂制备程序复杂、成本较高导致其应用范围受限，针对该缺陷，研究团队制备了基于固废材料的新型改性颗粒型可逆乳化剂，可有效提升可逆乳化钻井液的稳定性、降低可逆乳化钻井液的使用成本，并实现固废材料的资源化利用，有助于减排增效。可逆乳化钻井液应用场景为油田井场，一般需要现场取水，且考虑水质需求多从附近淡水湖中取水。淡水湖水一般存在固体分散物.I,在其使用前预先过滤会增加工艺流程及施工成本，本文拟基于所制备基于固废材料的新型改性颗粒型可逆乳化剂，探讨配液水（淡水湖-龙居湖取水）处理与否对其性能的影响规律，通过实验研究，对比不同水相（湖水、滤去固相的湖水）制备的可逆乳状液的性能，为可逆乳化钻井液体系的推广应用提供参考。1实验材料和方法1.1 实验药品改性颗粒型可逆乳化剂GFT-6,实验室自制；斯卡兰5#白油，工业级，上海松行贸易发展有限公司；HCl溶液、NaOH,分析纯，国药集团化学试剂有限公司；湖水，龙居湖。1.2 实验仪器GJSSB12K变频高速搅拌机，胶南分析仪器厂；TGLj6C型智能高速离心机，金坛市岸头林丰实验仪器厂；DWY-2电稳定性测试仪，青岛海通达专用仪器有限公司；超声波清洗器KQ250B,常州恒隆仪器有限公司；湖水过滤装置，实验室自主设计连接。1.3 实验方法13.1湖水滤去颗粒杂质将未经处理的龙居湖水命名为湖水1号。使用真空泵、漏斗、滤瓶、滤纸构建行程湖水过滤装置（图1）,对湖水1号进行过滤，形成滤去固相的湖水，记作湖水2号。图1过滤装置Fig.lFilterunit1.3.2改性颗粒型可逆乳化剂GFT-6稳定的可逆乳状液（1）初始可逆乳状液的制备取3.0g改性颗粒型可逆乳化剂GFT6分散在100mL斯卡兰5#白油中，然后与100mL水相（湖水1号、湖水2号）混合后使用高速搅拌机（12000rminX20min）搅拌，形成初始油包水乳状液。记作A号乳状液。（2）加酸转相取适量的盐酸溶液（质量分数5%）加入到100mL上述A号乳状液中进行搅拌（12OOOrmin×10min）,测试乳状液性能（静置稳定性、破乳电压、PH值、分散液滴形态）。加酸转相后形成水包油乳状液。记作B号乳状液。（3）加碱转相取适量的氢氧化钠溶液（质量分数5%）加入到100mL上述B号乳状液中进行搅拌（12OOOrmin×10min）,测试乳状液性能（静置稳定性、破乳电压、PH值、分散液滴形态）。加碱转相后形成油包水乳状液。记作C号乳状液。2实验结果与讨论基于笔者前期研究构筑的基于固废材料的新型改性颗粒型可逆乳化剂制备方案,水相分别选择为湖水1号、湖水2号，分别记作A-I号乳状液和A-2号乳状液，测试A-I号乳状液和A-2号乳状液的破乳电压和电导率，明确水相为湖水1号、湖水2号均可形成稳定的初始油包水乳状液，但A-2号乳状液的破乳电压明显高于A-I号乳状液的破乳电压，分析原因为A-I号乳状液所用水相相比于A-2号乳状液所用水相有更多的原始颗粒，所加入的改性颗粒型可逆乳化剂会在原始颗粒表面吸附，导致有一部分改性颗粒型可逆乳化剂被消耗，而原始颗粒表面吸附改性颗粒型可逆乳化剂后虽然也具有了一定的表面活性，但由于其粒径较大，导致吸附后体系内表面活性物质整体表现出来的表面活性下降，故稳定的油包水乳状液稳定性下降，表现为A-2号乳状液的破乳电压明显高于A-I号乳状液。图2不同水相制备的初始油包水乳状液的性质Fig.2PropertiesofinitialVV/Oemulsionpreparedbvdifferentwaterphases基于前期制备的A-I号乳状液和A-2号乳状液，分别向其中加入不同体积的盐酸溶液（质量分数5%）,测试其转相性能，实验结果发现A-I号乳状液相比于A-2号乳状液转相所需酸液体积更少，即湖水内的固相杂质会导致乳状液体系更容易从油包水乳状液转相为水包油乳状液，分析原因为湖水中含有的固相杂质整体亲水性更强，导致其参与构成的颗粒型乳化剂体系整体亲水性更强,故其所稳定的乳状液更容易从油包水乳状液转相为水包油乳状液，表现为A-I号乳状液相比于A-2号乳状液加入更少的酸液即可转相为水包油乳状液。且同样加入3.5mL盐酸溶液（质量分数5%）使乳状液转相为水包油乳状液后，水相为湖水I号的水包油乳状液的电导率明显高于水相为湖水2号的水包油乳状液，分析原因为在二者矿化度一致的情况下，湖水1号为水相的水包油乳状液内油相液滴形态更好、更小、更均匀，故其水相连通性更好，导致其电导率更高。将向A-I号乳状液和A-2号乳状液加入3.5mL盐酸溶液（质量分数5%）所形成的油包水乳状液分别命名为B-I号乳状液和B-2号乳状液。表1不同水相制备的乳状液加酸转相性质lab.lPropertiesofphaseinversionb