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近年来,泡沫在油田钻井、原油开采中起到了越来越重要的作用。泡沫钻井液、泡沫驱油已被广泛研究,本文通过对有机起泡剂和有机或无机稳定剂的研究,研制出了有机无机微泡体系,其具有良好的钻井应用效果。本文所说的泡沫钻井液体系或泡沫体系均为有机无机微泡沫体系。本文主要研究了泡沫的耐盐、耐温(耐高温老化)、耐油的稳定性机理。实验发现耐盐起泡剂是泡沫体系在高矿化度下存在和稳定的必要条件,而其耐高温老化的性质又是泡沫钻井液循环使用的重要因素,所以选择具有良好耐盐耐温性质的起泡剂是研究的关键。本文选择了耐盐性极好并具有一定耐高温性质的表面活性剂DM5512作为起泡主剂,其结构中具有-SO3H、双键或烯基和聚氧硅结构,-SO3H电荷密度大、水化性强,对外界阳离子的进攻不敏感,与双键或烯基一起对金属离子有螯合作用,而其聚氧硅结构具有很好的高温稳定性。另外以甜菜碱、烷基糖苷、茶皂素、脂肪酸甲酯磺酸钠等为起泡辅剂,其中甜菜碱、茶皂素也具有很好的耐盐性。起泡主剂和起泡辅剂经过复配得到了具有很好耐盐性且起泡能力强的起泡剂QP-1。同时良好的泡沫稳定剂也是泡沫体系稳定的关键因素。本文对油田常用的稳定剂进行了实验研究,包括CMC、PAC、HPMC、PAM等,最终筛选复配出耐盐耐温的稳定剂WD-1。泡沫体系的耐高温老化能力的提高除了选用具有耐高温分子结构的起泡剂和稳定剂外,还可以加入耐高温辅助剂来提高整个泡沫体系耐高温老化的能力。泡沫体系的耐油性与泡沫液膜界面的性质有着直接的关系。一般泡沫的表面膜为不耐油的非极性膜,油的加入很容易导致泡沫的破灭,通过向泡沫体系中加入适当物质,使其与吸附于界面膜的表面活性剂分子相互作用,增加界面膜厚度,改变界面溶油性质,形成一层亲油但不溶油的弱极性膜,从而使得泡沫体系具有很好的耐油性。本文中选用的起泡剂和稳定剂具有很好的协同作用,形成的泡沫界面膜具有很好的亲油但不溶油的性质,泡沫体系在加入12 %(体积分数)的煤油的情况下还具有很好的稳定性和起泡性。泡沫体系除自身因素引起的衰变外,外界因素的干扰也是一个很重要的原因,泡沫钻井液在石油钻井中常常遇到高矿化度、高温、钻屑的影响,考察评价泡沫钻井液抵抗外界干扰的能力是非常重要的。本文通过对泡沫体系耐盐、耐温、耐油性质的研究,最终研制出耐盐、耐温、耐油的泡沫钻井液体系,并在室内对其进行了评价,评价的内容主要有耐盐能力、耐高温老化能力、耐油能力、耐钻屑污染能力、耐水稀释能力等,发现优选出来的泡沫体系配方耐盐能力达到了10万矿化度(mg/L),耐130℃的高温老化,耐油污染12%(体积分数),符合苛刻地层的钻井要求。