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本论文旨在通过室内实验研究,寻找一种地层岩石表面亲油化剂,用其作为水基钻井液或完井液的一种处理剂,当水基钻井液的滤液接触地层岩石后,使岩石表面的润湿性发生反转,即由亲水岩石表面转化为亲油表面,从而减少岩石吸水膨胀,稳定井壁防止井塌。
润湿性反转剂又称岩石表面亲油化剂,是解决岩石与水界面形成铺展损害水基压裂液后返排的一种处理剂,它可以使岩石的润湿性得到改善,降低岩石与压裂液之间的界面张力,提高压裂液的返排率,是预防井塌,减少岩石吸水膨胀的有效措施之一,同时对提高压裂效果也具有重要意义。
通过大量的实验研究,确定了以脂肪酸咪唑啉和脂肪酸酰胺作为表面亲油化剂主剂,通过适当的复配,得到了2种岩石表面润湿反转性较好的实用配方。本研究采用L9(34)正交实验考察了脂肪酸与二乙烯三胺的投料比、反应温度、压力及时间四个因素对生成高级脂肪酸酰胺中间体的影响。
在合成亲油化剂主剂的基础上,对合成的单剂进行了综合筛选。在兼顾合成样品润湿性反转能力的同时,综合考虑原料来源、价格等因素,复配了七种亲油化剂样品,并对选出的亲油化剂样品进行了应用性能的评价。大量的实验结果表明,这七种亲油化剂样品具有较好的乳化能力,增溶能力,分散能力,表面张力、岩石表面防膨胀力及良好的返排能力等。
在以上理论分析与实验研究的基础上,优化了亲油化剂主剂的合成工艺,确定了岩石表面亲油化剂产品最终的生产工艺方案。