新型油基钻井液用有机土的制备与性能评价OA

为提升油基钻井液在高温下的流变性能,以膨润土为基质,对比探究头基结构(季铵、吡啶、咪唑)与烷基链长对有机土的微观结构和高温流变性能的影响规律。FT-IR、XRD和热重结果表明,改性剂均通过头基静电吸附/尾链疏水作用插层于膨润土层间或物理吸附于表面,CTAC、OPB、CPB、OMB与CMB通过物理吸附/静电插层在膨润土上的最大负载量分别为0.37/0.56、0.021/0.63、0.44/0.28、0.016/0.54、0.17/0.48 mmol/g。分子动力学模拟结果表明,高温下CPB的静电能绝对值由87.42增至88.17 kcal/mol,这与高温促进CPB与膨润土间静电作用有关。流变实验结果表明,从头基结构来看,杂环改性有机土展示出较好的高温流变性能,240℃热滚后OBen-3的表观黏度和动切力分别可达19 mPa·s和3 Pa;从烷基链长来看,有机土的流变性能随链长增加而大幅提升。在全油基钻井液体系中,240℃热滚后,OBen-3的表观黏度、塑性黏度和动切力分别为90 mPa·s、85 mPa·s和5 Pa,展现出良好的配伍性与高温流变性能。同时,OBen-3高温高压滤失量仅为3.2 mL,具有良好的降滤失性能。此外,OBen-3在油包水体系中也展现出良好的高温流变性能与高温高压降滤失性能。研究表明,引入长烷基链刚性结构可增强分子间以及有机土结构间界面作用,显著提升有机土的高温流变性能,为抗高温油基钻井液用有机土开发提供思路。