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油基漿液的作用原理

乳液中的水越多,水滴聚集和合並的機會就越大。假設水滴的大小相同,含水量小的體系更穩定。如果水量相同,水滴越細,乳化液越穩定,大水滴比小水滴更容易聚集,此外,水滴大小越均勻,乳化液越穩定。要使油中的水乳化,必須有足夠的化學乳化劑在每個水滴周圍形成完整的薄膜。如果乳化劑添加量不足,乳狀液就不會穩定。為了獲得更細小均勻的水珠,應該以剪切的形式向系統施加外力,可以通過泥漿槍或離心泵的攪拌來實現,尤其是在最初混合油基泥漿時,盡可能高地剪切泥漿是非常重要的。M-I Mud 還推薦使用剪切泵,當泥漿通過泥漿時,可以使泥漿受到非常高的剪切力。正常鉆進後,油基泥漿在鉆頭的幾個循環後就會被剪切到足夠的程度。水珠大小對粘度和凝膠強度也有影響。當加入油時,由於水珠之間的間距較大,乳狀液會變得更加穩定;反之,當加入水時,由於水珠之間的間距較小,乳狀液會變得不那麽穩定。油和水的添加會影響粘度,油會降低粘度,水會增加粘度。為了控制粘度、凝膠強度和瀝濾液損失,需要調整油和水的適當比例。

固體顆粒進入油包水型乳液會產生正負兩種不同的影響,這取決於固相的潤滑方式;如果液相和固相形成的角度小於 90 度,則固相優先被液相潤濕,如果接觸角為 0 度,則固相完全被液相潤濕。固相加入乳液中同時與兩液相接觸,是油潤濕還是水潤濕取決於固相與兩液的接觸角,兩接觸角之和為 180°,壹個接觸角小於 90°,則另壹個接觸角必須大於 90°。也就是說固相不能同時被兩液相潤濕。在油基漿料中加入某些表面活性劑,它們可以改變固/液界面的接觸角(潤濕性),這些物質會使固相優先被油潤濕。如果使用過量,則會完全被油潤濕。在油性膠凝漿料中,如果固相變成了水潤濕,固相就會趨於團聚而從懸浮液中沈降下來,但如果固相的油潤濕性太強,由於懸浮液的減少,固相也可能沈澱為很硬的沈澱物,此時就需要添加大量的膠凝劑(Ticher),因此添加潤濕劑以保持固相適當的油潤濕狀態是維持乳液穩定性的保證。

與任何水基漿料壹樣,將固相含量控制在給定密度的最佳範圍內非常重要。當在油基淤漿中引入固相時,無論是活性固相還是惰性固相,乳狀液的穩定性都會降低,因為固相在被油浸濕後會吸收部分油分,這樣就減少了油分將液滴分開的作用。壹般來說,巖屑具有親水性,容易促進水包油型乳狀液(而不是油包水型乳狀液)的生成,因此巖屑對油包水型乳狀液有害,必須避免巖屑因水合作用而分散。保持足夠量的乳化劑和其他能促進固態油潤濕的處理劑,使只有油接觸固相表面,將有效減少固相水化。另壹種減少固相水化的成功方法是在水相中使用某些電解質,這種方法被稱為活性控制。與水基泥漿相比,使用油基泥漿會使振動篩表面的巖屑更大、更堅固。同樣,親水性金屬表面由於被油潤濕,因此不易受到含有大量電解質的水相對金屬表面的腐蝕。

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