油基泥浆作用原理

在乳状液中存在的水越多，水滴聚集和合并的机会越大。假定水珠的大小相同，含水量小的体系更稳定，如果水量相同，水珠越细，乳状液越稳定，大水珠比小水珠更易聚结，另外，水珠大小愈均匀，乳状液也就越稳定。为了使水在油中乳化，必须有足够的化学乳化剂，以便在每个水珠周围形成完整的一层膜。若加入的乳化剂不足，乳状液将不会稳定。为得到更细的大小均匀的水细珠，应该以剪切的方式给体系施加外力，可以通过泥浆枪或离心泵的搅拌作用来实现，尤其在初配油基泥浆时，尽一切可能高度剪切泥浆是非常重要的。M－I泥浆公司还推荐一种剪切泵，使泥浆通过时受到很高的剪切作用。正常钻进后油基泥浆经过钻头几个循环周后就获得足够的剪切了。水珠大小对粘度和凝胶强度也有影响。 当加入油时，由于水珠之间的隔离更大，乳状液就变得更稳定，反之，增加水时，由于水珠之间的距离变小将降低稳定性。加入油和水将影响粘度，油会降低粘度而水增加粘度。为了控制粘度、凝胶强度和滤失量，需要调整适当的油与水的比例。

固体颗粒进入油包水乳状液中，可以有正负两种不同的效应，这取决于固相被润滑的方式，如果由一种液相和固相形成的角小于90度，就说该固相优先地被该液相润湿，如果接触角为0度，固相被液相完全润湿。固相加在乳状液中同时与两种 液相接触，是油润湿还是水润湿取决于该固相与这两种液体的接触角，此时两个接触角之和为180°，一种接触角小于90°,则另一种的接触角必然大于90°。也就是说该固相不可能同时被两种液相润湿。在油基泥浆中加入一定的表面活性剂，它们能改变固/液界面的接触角(可润湿性)，这些物质将使固相变成被油优先润湿。当使用过量时会被油完全润湿。在油包水泥浆中，若里面的固相变成水润湿，则固相将趋于聚结并从悬浮液中沉降下来，但如果固相过于油润湿，由于悬浮性的降低，固相也可能沉淀为十分坚硬的沉淀物，此时需加入较大量的胶凝剂（提切剂），故此加入润湿剂保持固相适当的油润湿状态是维持稳定乳状液的保证。

如同任何水基泥浆一样，对于给定的密度，控制固相含量在最佳范围是很重要的。当固相被引入油基泥浆时，不管活性或是惰性，乳状液的稳定性将变弱，这是因为固相变成油润湿时吸收部分的油，这样保持水珠分开的有效的油就减少了。一般岩屑是亲水性的，有促进水包油乳状液（而不是油包水）生成的趋势，故岩屑对油包水乳状液是有害的，避免岩屑水化而分散是很重要的。维持足够量的乳化剂和可促进固体油润湿的其它处理剂，使其只有油接触固相表面，将有效地减少固相的水化，另一种减少固相水化的成功方法是在水相中使用某些电解质，这种方法叫活度控制。使用油基泥浆比水基泥浆在震动筛面上会获得更大而坚实的岩屑。同样的道理，亲水性的金属表面由于被油润湿，就明显地减轻含大量电解质的水相对金属表面的腐蚀。

主要有两大类：一种是油相钻井液，是氧化沥青、有机酸、碱、稳定剂及高闪点柴油的混合物。通常只混3%～5%的水；另一种是油包水乳化钻井液（反相钻井液），有各种添加剂被用来使水乳化和稳定，这种体系最高含水可达50%。

油基泥浆主要用在：

1) 钻复杂和麻烦的页岩

2) 钻高温深井

3) 生产层的钻进和取芯

4) 钻盐层、硬石膏层、杂盐层

5) 用作定向井的钻井液

6) 用作小井眼的钻井液

7) 钻含 H2S和 CO2的地层

8) 用作射孔和完井液

9) 用作解卡的浸泡液

10) 用作封隔液

11) 用作修井液

12) 用作防腐蚀控制液

13) 用作套管封隔液

由于环境要求越来越严格，尤其海上钻井作业排放物毒性限制更加严格，过去通常使用的以柴油为基础油的油基泥浆体系不能满足环境保护部门提出的毒性指标要求，所以近年来发展了低毒和无毒油基钻井液以满足生态环境方面的要求。

油基泥浆的毒性主要来自基础油-柴油，实际上是来自柴油中的芳香烃，所含芳香烃的量越多，毒性越大。芳香烃的含量一般用苯胺点来表示，苯胺点越低，则芳香烃的含量越高，毒性也越大。在环保要求更加严格的地方，使用合成油配制的油基泥浆，这是完全无毒的。比如M-I公司的NOVADRIL体系，曾在东方1－1－1井用作完井液，需要强调的是毒性越低，所需的费用就越高。所以应该使用哪种油基泥浆应视实际情况综合考虑。

蓬莱19-3油田溢漏事故

据蓬莱19-3油田作业者康菲中国2011年8月11日对外发布称，在海底发现新的油基泥浆，这使得油基泥浆溢出总量增加到400立方米（2500桶）。海面原油溢出量仍为114立方米（717桶）。是次事件中溢出的石油和油基泥浆总量为514立方米（3217桶），超出作业者原先预计的240立方米（1500桶）。

根据康菲中国报告，其应急清理工作组已经从蓬莱19-3C平台海底回收了269立方米油基泥浆（1700桶），并从海面上回收大约70立方米（440桶）油水混合物。为达到海洋局提出的要求，公司将继续督促及协助康菲中国在8月底之前完成封堵及清污工作，以尽量减少是次溢油事件对海洋环境造成的影响。 2100433B

为了克服钻遇某些复杂地层(如岩盐、石膏、泥页岩）时碰到的困难；适应钻定向井、高温井和完井、修井的需要，以及给油田开发和储量计算提供可靠的各种地质参数（如原始含油饱和度等）研究了油基泥浆，其发展经历了3个阶段：①原油阶段,水基泥浆会损害油层，而油则对地层中的粘土和水溶性物质的影响较小。30年代初期，曾试用原油做钻井液。但原油没有切力,滤失量大,含有易挥发的馏分会引起火灾，以及所含游离水会湿润粘土并进入地层，因而影响了使用。②油基泥浆阶段，在原油或柴油中加入乳化剂和其他处理剂，能悬浮钻屑和加重剂，滤失量低，改善了油基泥浆的性能。③油包水泥浆阶段，60年代，认识到在油中的水珠乳化后其周围的乳化膜具有半渗透膜的性质。随水相盐度的改变而产生渗透压力，利用活度平衡理论在油基泥浆中加入10～50%的高矿化度的水配制成油包水泥浆（或称反向乳化泥浆）。这种泥浆能使泥、页岩井壁稳定，特别适用于复杂的泥、页岩、石膏和岩盐层及超深井。

完井液 即修井液在发展油基泥浆的过程中，注意了钻进油层及在油层井段进行作业时所用的泥浆性能，逐渐发展成专用的“完井液”或“修井液”。有水基和油基两类，其成分及配制方法与钻井液基本相同，只是为了能尽量减少对油、气层的污染，要求的性能指标更高，例如尽量减少固相，最好是无固相，尽量减少滤失量，用可酸化的加重材料或液体加重材料等。

在钻井工程中，泥浆通常与钻井液是同意词，主要应用于对石油、天然气的钻井工程操作当中。泥浆中通常是含有大量的悬浮物，胶状物的水、油或是油水混合物。泥浆可分为水基泥浆、油基泥浆以及混合型泥浆。

随着钻探工作的发展，泥浆的使用和研究也不断地发展，新的泥浆处理剂的出现与应用，使泥浆的类型也不断增加。目前对泥浆类型的划分尚无统一的规定，一般习惯是根据分散介质的不同来分类或根据分散相的分散程度等来分类。按分散介质的不同，泥浆可分为水基泥浆和油基泥浆两大基本类型，其具体分类如下：

泥浆水基泥浆

以水为分散介质，由粘土、水及化学处理剂所组成。这类泥浆应用最早，目前使用也最为广泛。这类泥浆根据其组成成分的不同又可分为：

1．淡水泥浆

含盐量<1%；含钙<120ppm。这类泥浆的分散相分散度饺高，所以淡水泥浆又叫细分散泥浆，适用于一般松散破碎地层。

2．盐水泥浆

含盐量<1%，按含盐量的高低又可分为：

(1)海水泥浆：含NaCl 3.5—4×10⁴mg/L；

(2)中盐泥浆：含NaCl 4—5×10⁴mg/L；

(3)高盐泥浆：含NaCl 8一10×10⁴mg/L；

(4)饱和盐水泥浆：含NaCl 30一35×10⁴mg/L。

3．钙处理泥浆：含Ca >120mg/L

按其含钙量的高低又可分为：

(1)石灰泥浆：含Ca² 120—200mg/L；

(2)石膏泥浆：含Ca² 700—1000mg/L；

(3)氯化钙泥浆：含Ca² 2000—4000mg/L；

(4)高氯化钙泥浆：含Ca² 10⁴mg/L至饱和。

盐水泥浆和钙处理泥浆其分散相的分散度均较淡水泥浆低，一般称为粗分散泥浆，这类泥浆运用于水敏性溶胀和剥落地层。

4．非分散低固相泥浆

凡粘土含量(重量比)小于10%(体积比，含固相小于4%)的泥浆称为低固相泥浆

5．混油乳化泥浆

在水基泥浆中加入一定量的乳化油配制而成，它的分散相是粘土和油滴，是属水包油型乳化泥浆。在非分散低固相泥浆中加入一定量的乳化油配制成的非分散低固相乳化泥浆，是目前解决复杂地层小口径金刚石钻进的有效措施之一。

泥浆油基泥浆

以油为分散介质，水、粘土为分散相，加处理刹配制而成的泥浆称为油基泥浆。按其组成的不同可分为：

(1)油包水型乳化泥浆，以柴油(或原油)、水、优质粘土及处理剂配制而成。

(2)油基泥浆、以柴油(或原油)和沥青(或优质粘土)及有关处理剂配制而成。油基泥浆在地质勘探中很少应用，主要用于石油天然气钻井。