一种撬装油基钻井液乳化稳定性在线测试仪的研制

王浩任¹，景 炜²，李文第¹，王树贺2，王 松³

（1.中石化机械股份有限公司四机赛瓦石油钻采设备有限公司，湖北 荆州 434000；

2.中国石油辽河油田金海采油厂，辽宁 盘锦 124010；

3.长江大学，湖北荆州434023）

摘  要：油基钻井液在线测试仪主要由高温高压釜体、测试电极、温度控制系统、压力控制系统以及测试系统组成。通过对在线测试仪的乳化稳定性测试，以及与常温常压下电稳定性测试仪对比测试数据分析，结果表明测试数据可信度高。室内配制了一种油基钻井液体系，并在线测试了油基钻井液配制条件、油水比、乳化剂、处理剂加量等因素对油基钻井液乳化稳定性的影响。测试结果表明，在同等条件下，搅拌速度越大，搅拌时间越长，油水比越大，钻井液乳化稳定性越好。通过对油基钻井液高温高压下乳化稳定性的测试，发现在压力相同的情况下，随着温度的升高，油基钻井液的乳化稳定性明显降低；在温度相同的情况下，随着压力的上升，油基钻井液的乳化稳定性处于下降的趋势，但是下降的幅度不大。该仪器具有一定的推广应用价值。

关键词：在线测试仪；油基钻井液；乳化稳定性；测试方法；撬装

油基钻井液是以油作为连续外相、水为分散内相的一类钻井液。早在20世纪40年代，就曾使用原油作为钻井液，以避免和减少钻井工程中各种复杂情况的发生。随着科技的进步，油基钻井液适用范围越来越广，现阶段使用比较频繁的是油包水乳化钻井液和全油基钻井液。相比以水为连续相的水基钻井液，油基钻井液具有很多明显的优势：具有耐高温的特性，适用于高温作业环境；可以有效抵抗盐、钙的侵蚀，对于盐、钙密集地区的钻井尤为适用；由于其连续相为油，具备很好的润滑特性；在钻井作业过程中，对于稳定和支撑井壁起到良好的辅助作用；另外，使用油基钻井液，可以有效减少对油气层的损害。油包水乳化钻井液的水相含量通常用油水比表示。随着含水量增大，维持油基钻井液乳化稳定性的难度也随之增加。因此乳化稳定性是衡量其性能可靠性的关键指标。

近年来，油包水乳化钻井液以其突出的性能，使用频率越来越高，适用场合越来越多。随着高温深井钻探的增多，使用油基钻井液的频率大大增加，因此有效模拟井下实际情况，准确评价高温高压环境下油基钻井液的乳化稳定性对井下安全非常必要。现有乳化稳定性及流变性的评价方法和评价装置难以满足上述评价的需求，亟需开展高温高压乳化稳定性及流变性在线监测系统的研制，建立与制订评价方法，这对于油基钻井液体系研究与应用均具有重要意义。

1 设计原理及组成

1.1 设计原理

通过应用精确正弦波形的电压测定电稳定性，工作电压被加载于浸人液体里的1对平行平板电极之间，当电流从较低的值上升到规定的极限电流时，乳状液被击穿，此时电压达到峰值，该电压下乳液呈现出导电性。油基钻井液（油包水乳液状）的相对稳定性由绝缘击穿电压表示，此电压值越高，则稳定性越好。为了更加准确地研究，测试仪设计有1个耐高压釜体，其容积为1000mL，高压釜体的外部包裹有电加热器，仪器的压力由机械助力泵提供。测试电极安装在高压测试釜体内，保证高温高压电稳定性测试仪器的压力由机械助力泵提供。测试电极安装在高压测试金体内，为保证高温高压电稳定性测试仪的测试数据可用于与常温常压电稳定性测试仪的数据进行对比，测试探头的电极距离设计为1.55mm，电极的放电电压最高设计为2000V，电压变化率为（150±10)V/s。仪器配备自动数据采集系统，自动采集实验数据，并记录打印实验数……