石蠟乳液的制備及性能研究

錢曉琳　王琳

摘 要：以非離子表面活性劑、石蠟和潤滑油為主要原材料，優化了乳化溫度、表面活性劑的濃度等工藝條件，制備了石蠟乳液，其粒徑小于0.5微米，流動性好，在水中易分散，具有良好的封堵效果。鉆井施工中除工程原因之外，鉆井液中缺少有效的封堵材料是泥頁巖坍塌的主要原因之一。常用的封堵材料是瀝青類制品，有利于形成優質泥餅保護井壁，但由于瀝青類制品富含熒光，在探井中會干擾錄井而被禁止使用。同時瀝青的廣泛使用也存在環境和毒性問題。我們以非離子表面活性劑、石蠟和潤滑油為主要原材料，在一定工藝條件下采用膠體化學方法制得石蠟細小乳液防塌潤滑劑，具有良好的封堵與性能，可有效地保護井壁。

關鍵詞：石蠟乳液；制備；性能研究

中圖分類號：O623.11 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0111-02

Abstract： Taking nonionic surfactant， paraffin wax and lubricating oil as the main raw materials， the emulsifying temperature and surfactant concentration were optimized， and the paraffin emulsion was prepared. Its particle size is less than 0.5 micron， its fluidity is good， and it is easy to disperse in water. It has good plugging effect. In addition to engineering reasons， the lack of effective plugging materials in drilling fluid is one of the main reasons for shale collapse. The commonly used plugging materials are asphalt products， which are conducive to the formation of high quality mud cake to protect the wellbore， but because asphalt products are rich in fluorescence， they will interfere with logging in exploration wells and are forbidden to be used. At the same time， the widespread use of asphalt also has environmental and toxicity problems. Using Nonionic surfactant， paraffin wax and lubricating oil as the main raw materials， we prepared paraffin wax fine emulsion anti-collapse lubricant by colloidal chemistry under certain technological conditions， which has good plugging and performance， and can effectively protect the wellbore.

Keywords： paraffin emulsion； preparation； property study

1 室內合成

以非離子表面活性劑、石蠟和潤滑油為主要原材料，在一定工藝條件下采用膠體化學方法制得石蠟細小乳液防塌潤滑劑，光散射法測得粒徑小于0.5微米，流動性好，在水中易分散。當加入石蠟乳液防塌潤滑劑的鉆井液鉆進油層時，通過在近井壁處形成滲透率極低的屏蔽帶，有效阻止鉆井、完井液中的固相顆粒和濾液進入地層深部，從而避免鉆井液對油氣流通道的永久性堵塞，起到了良好的油氣層保護作用。同時由于暫堵劑是石蠟，易于反排，因此，不會對油層造成傷害。

1.1 乳化溫度的選擇

表面活性劑濃度5.0%，油相濃度20.0%，采用反相乳化法在不同乳化溫度下制備乳液。

HLBmix=HLBT·T%+HLBS·S%

一定溫度下，將表面活性劑和液體石蠟混合，恒溫10min，逐滴加入同溫度的去離子水：首先形成均勻透明的W/O微乳液；然后逐漸出現淡藍色半透明粘稠的液晶相，且體系粘度隨水含量增加不斷升高；進一步加水，液晶相消失，出現粘度很大白色不透明的凝膠相；繼續加水，體系粘度突然急劇降低，此時形成O/W乳液。

30℃、40℃、50℃均能在一定的HLB范圍內得到粒徑最小的納米乳液，但最小粒徑隨溫度升高而減小，這可能是分散相粘度隨溫度升高而降低的結果。

最佳HLB范圍及其對應的最小平均粒徑分別為：30℃：11.2-11.6；230-250nm；40℃：10.5-11.2；190-210nm；50℃：10.1-10.5；150-160nm

以下所研究的乳液均為50℃下制備的樣品。

1.2 表面活性劑濃度

最終乳液中油相濃度20.0%，表面活性劑濃度分別為3.0%，4.0%，5.0%，6.0%，7.0%和8.0%，HLBmix值均在10.30左右。

2 性能評價

2.1 石蠟乳液對粘土膨脹的抑制性

將石蠟乳液加入蒸餾水中，用NP-02型頁巖膨脹儀進行粘土膨脹試驗。結果表明，石蠟乳液具有抑制粘土膨脹的能力。

2.2 石蠟乳液對頁巖分散的抑制性試驗

將頁巖粉碎后，過10-20目篩。稱取約20g過篩后的頁巖（m1），置于盛有所配溶液的耐壓老化罐中，密封后放置于6H-Ⅲ滾子爐烘箱中，在70℃下熱滾16小時。待自然冷卻后，將老化罐中的頁巖過40目篩。再將所得篩上的頁巖干燥、稱重（m2）。

頁巖回收率=（m2/m1）×100%

樣品溶液編號：

1-0.5%；2-0.5%KCl；3-1%；4-0.5%+0.5%NaCl；

5-1%+0.5%NaCl；6-1%+0.5%KCl；7-0.5%+0.5%KCl

3 結束語

以非離子表面活性劑、石蠟和潤滑油為主要原材料，乳化溫度30℃～50℃、表面活性劑的濃度高于5，制備出粒徑為納米級別的石蠟乳液，其粒徑流動性好，在水中易分散，具有良好的封堵抑制性能。

參考文獻：

[1]趙春花，夏小春，項濤，等.防凍型納米乳化石蠟PF-EPF的研制與應用[J].鉆井液與完井液，2016，33（5）：9-14.

[2]曾甘林.懸浮乳液鉆井液在S14P3井中的應用[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2011，13（5）：87-89.