摘要：有機土是油基鉆井液的關(guān)鍵組成部分，其性能優(yōu)劣直接影響油基鉆井液的流變和攜巖性能。通過對膨潤土進行鈉化和有機改性，得到通用于柴油和白油的有機土SGT-2。SGT-2可抗250℃高溫，90min膠體率可達100%，增粘提切能力強，其性能優(yōu)于國內(nèi)有機土，與國外有機土性能相當。SGT-2配制的全油基鉆井液體系性能優(yōu)良，完全能夠滿足鉆井工程的需要，推廣前景好。

關(guān)鍵詞：有機土；油基鉆井液；抗高溫；增粘提切

我國油氣資源開采已進入中后期，深部地層和異常高溫地層等特殊地層的油氣勘探開發(fā)技術(shù)越來越受到全球石油開發(fā)行業(yè)的高度重視。鉆井液是上述特殊地層鉆探施工過程中的重要組成部分，而油基鉆井液由于抗高溫、抑制性強、潤滑性好、抗污染能力強、儲層保護性好，得到國內(nèi)外的廣泛研究和應(yīng)用。有機土是油基鉆井液的重要組成部分，有較好的增粘提切、凝膠和一定的降濾失性能，其性能的好壞直接影響油基鉆井液尤其是全油基鉆井液的流變性和攜巖性能[1，2]。目前市面上的有機土，多數(shù)適用于柴油基鉆井液體系，普遍存在著增粘提切性能較差和膠體率低的問題。部分還需要向體系中加入有機溶劑類有機土激活劑，由于存在不抗高溫、性能不穩(wěn)定和環(huán)境保護性能降低等問題，大大限制了油基鉆井液的應(yīng)用。通過前期調(diào)研，選用遼寧某地的鈣基膨潤土作為基礎(chǔ)原料，通過鈉化提純和有機改性，制備出了適用于柴油和白油基的通用型鉆井液用有機土SGT-2。

1.實驗部分

1.1實驗材料

遼寧鈣基膨潤土；5#白油；0#柴油；碳酸鈉，化學(xué)純；焦磷酸鈉，化學(xué)純；長碳鏈季銨鹽，90%工業(yè)品。

1.2鈉化提純

配制12-15%的鈣基膨潤土原漿，升溫至65-70℃，加入3-4%碳酸鈉和0.5%左右的焦磷酸鈉分散劑，恒溫反應(yīng)2h，通過靜置沉降和離心分離等方法進行提純，烘干粉碎即得鈉土。

1.3鈉化提純效果評價

實驗過程中優(yōu)化了膠質(zhì)價評價方法[3]，并采用正交設(shè)計法，以膨脹容和膠質(zhì)價為評價指標，最終獲得了理想性能的鈉土，其性能如表1所示。

通過分析可知，膨潤土經(jīng)鈉化提純后蒙脫石含量顯著增加，膨脹容和膠質(zhì)價指標大幅度提升。蒙脫石晶層間距由1.27nm降至0.98nm，這是由于鈉離子直徑小于鈣離子，鈉離子取代晶層間的鈣離子從而使得蒙脫石晶層間距減小。表1數(shù)據(jù)充分說明膨潤土鈉化提純效果顯著，滿足有機土對基礎(chǔ)原料的要求。

1.4有機土的制備

將自制鈉土分散于水中，升溫攪拌均勻，加入鈉土質(zhì)量40-60%的季銨鹽SDJ-1，反應(yīng)2-3h，經(jīng)過離心洗滌及壓濾等，去除雜質(zhì)及殘余SDJ-1，經(jīng)烘干粉碎過篩得到有機土SGT-2。

通過X射線衍射分析，有機土SGT-2層間距由0.98nm增大到1.89nm。這是由于季銨鹽改性劑分子鏈長，基團有一定的立體結(jié)構(gòu)，插入蒙脫石晶層間，使有機土晶層間距增大。

2有機土性能評價[4]

有機土主要評價指標為膠體率和高溫老化前后的流變性能。

2.1 膠體率

向200mL基液中緩慢加入2wt%有機土，同時高速攪拌15min，加入100mL具塞量筒至滿刻度，水平靜置。記錄90min和16h上層游離基液的體積V，膠體率（%）=[（100-V）/V]×100%。

2.2 流變性

向350mL基液中緩慢加入3 wt %有機土，高速攪拌20min，測量漿液的流變參數(shù)后倒入高溫老化罐中密封，在要求溫度下熱滾16h。取出冷卻至室溫，高速攪拌10min，測量漿液的流變參數(shù)。

2.3 基液中性能對比評價

以0#柴油和5#白油為基液，分別評價不同有機土的性能，熱滾溫度設(shè)定為200℃，實驗結(jié)果如表2和表3所示。

通過數(shù)據(jù)分析可知，有機土SGT-2無論是在柴油中還是在白油中都有較好的增粘提切和凝膠性能，膠體率高，分散性好。其性能遠遠強于國內(nèi)一般有機土，與Halliburton有機土HL-1性能接近，部分性能如膠體率和分散性等甚至優(yōu)于HL-1。在200℃老化后，有機土SGT-2在柴油中流變性能略有提高，而在白油中流變性能提高顯著。這是由于有機土SGT-2在白油中不如在柴油中分散性好，老化后有機土會在白油中進一步分散，形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而顯著提升流變性能。

2.4 抗溫性能評價

結(jié)論

（1）通過鈉化和有機改性得到的有機土SGT-2在柴油和白油中都有很好的分散性，膠體率高，流變性和凝膠性能好，抗溫性強，可達250℃。SGT-2綜合性能遠優(yōu)于國內(nèi)有機土，與國外有機土相當。

（2）以5#白油為基液，由有機土SGT-2優(yōu)選配制出抗200℃高溫的全油基鉆井液。該鉆井液具有超強抑制性，較高的切力，老化后中壓濾失量為0，極低的高溫高壓濾失量，儲層保護性能好，完全能夠滿足鉆井工程的需要，具有較好的推廣前景。

作者簡介：崔明磊，1979年生人，講師，畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），現(xiàn)從事石油工程技術(shù)方面的授課和科研等工作。

（作者單位：山東勝利職業(yè)學(xué)院）