低场核磁共振法对油基钻井液乳状液乳滴稳定性的研究
张瑞;霍锦华;彭志刚;冯茜;王吉星;毛旭
形容飞雪的比喻句【摘 要】采用低场核磁共振技术,针对油基钻井液油包水型乳状液乳滴的稳定性进行研究.引入弛豫试剂MnCl2?4H2O对W/Q型乳状液的T2分布曲线进行定性分析,位于10~1 000 ms之间的弛豫峰对应于中度可自由移动水和白油弛豫峰的叠合峰,定义为乳状液弛豫峰;1 000 ~10 000 ms之间的峰为高度可自由移动水的弛豫峰.基于此,以弛豫峰峰形为定性指标,弛豫峰面积比率和弛豫峰间距为定量指标,针对弛豫试剂、油水比和老化温度等因素对乳状液横向弛豫时间T2分布曲线的影响进行了分析,进而深入研究了其对油基钻井液乳状液乳滴稳定性的影响.还将低场核磁共振分析技术运用于油基钻井液乳状液体系相对含油率的测量.结果表明,低场核磁共振是一种高效、快捷、准确反映油基钻井液乳状液稳定性的分析测试技术,同时,还可用于油基钻井液乳状液或原油相对含油率的测量.%The stability of water-in-oil emulsion in oil-bad drilling fluid was investigated by low field NMR(low field nuclear magnetic resonance).Firstly,the transver relaxation time T2 of white oil and pure water were obtained by the CMPG pul quence,then,a further qualitative analysis on the T2 distribu
tion curve of water in oil emulsion was conducted by introducing the relaxation reagent MnCl2?4H2O,the relaxation peak located between 10 ms and 1 000 ms corresponded to the overlapping peaks of moderate movable free water and white oil,which was defined as emulsion relaxation peak.The relaxation peak located between 1 000 ms and 10 000 ms corresponded to that of the high degree movable free water.Thus,in this paper,the relaxation peak area ratio and relaxation peak spacing were lected as quantitative indicators to investigate the influences of relaxation reagent,oil to water ratio and aging time on the transver relaxation time T2 distribution curve of emulsion.In addition,low field NMR was also ud to test the relative oil content in oil-bad drilling fluids emulsion.Experimental results showed that the low field NMR is an efficient,fast and accurate analysis technique to reflect the stability of oil-bad drilling fluids emulsion,and it also could be ud to test the relative oil content in oil-bad drilling fluids emulsion or crude oil efficiently and accurately.
【期刊名称】《分析测试学报》
【年(卷),期】可乐鸡翅教程>章邯2016(035)011
【总页数】6页(P1445-1450)
【关键词】内部关系油基钻井液;乳状液乳滴;低场核磁共振;横向弛豫时间
【作 者】张瑞;霍锦华;彭志刚;冯茜;王吉星;毛旭
【作者单位】b2b网站排名西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500;西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500
【正文语种】孕妇能吃冬笋吗中 文
【中图分类】F407.22
目前，在食品科学、化学领域和医学领域，低场核磁共振分析测试技术的应用已趋于常规化，但在石油工业、地质勘探、纺织工业和建筑材料等多个领域的研究尚处于发展中[1]。低场核磁共振技术按照检测信号的差异大体上可归纳为4个方面：基于信号幅值的分析检测，
基于图像(信号二维分布)的分析检测，基于弛豫时间的分析检测和基于扩散系数的分析检测，其中，在石油工业领域，弛豫时间分析检测技术已运用于测井、水泥基材料的孔隙度和表面弛豫、以及水泥浆的水化过程等方面的研究，在石油勘探开发领域具有巨大的应用前景[2-3]。
油基钻井液由于其良好的润湿性和抑制性，以及有利于井壁稳定和油气层的保护，在非常规油气水平井、大位移井、深井及超深井钻井作业中得到了广泛应用[4-5]。其中，油基钻井液乳状液的稳定性与其后期应用性能直接相关，但目前针对乳状液稳定性的分析研究手段尚不完整，且存在测试要求高、操作复杂和一致性差的特点[5]。本文在调研大量文献的基础之上将低场核磁共振分析技术应用于乳状液稳定性的评价，并取得了预期的实验成果[6-8]。
本文利用低场核磁共振的实验方法，选取CMPG测试序列，首先针对白油(液态石蜡)和纯水进行了横向弛豫时间T2的测试，在此基础之上，引入了弛豫试剂氯化锰(MnCl2·4H2O)对油包水型乳状液的T2分布曲线进行了定性分析研究，然后对弛豫试剂、油水比和老化温度等对乳状液横向弛豫时间T2分布的影响进行了深入的研究，进而表征了其对油基钻井液
乳状液乳滴稳定性的影响；此外，还将低场核磁共振分析技术运用于油基钻井液乳状液体系相对含油率的测量。实验结果表明，针对乳状液乳滴稳定性的评价，低场核磁共振分析测试技术是一种高效、快捷、准确的实验方法，可以高效、准确地测量乳状液或原油体系含油率。
1.1 试剂与仪器
氯化锰(MnCl2·4H2O)、司班80、吐温80，均为分析纯；白油(工业品)，以上试剂均购于成都市科龙试剂化工试剂厂。实验用水为去离子水(实验室自制)。
D 90精密增力电动搅拌器(金坛市双捷实验仪器厂)，HH系列数显恒温水浴锅(金坛科析仪器有限公司)，MacroMR23-060V-VT型核磁共振变温流体分析仪(苏州纽迈电子科技有限公司)。
1.2 实验方法新西兰有哪些大学
1.2.1 乳状液的配制 按油水比称取相应质量的白油和纯水，置于三口瓶和恒压滴液漏斗中(弛豫试剂MnCl2·4H2O溶于纯水中)；然后于白油中加入适量的复配乳化剂，采用机械乳化
方法，控制转速在15 000 ～ 25 000 r/min 预乳化10 min，然后开始缓慢滴加水30 min，最后恒温恒速搅拌2 h即可。
经上述实验方法配制的乳状液，采用稀释法的乳状液类型鉴别方法，满足预期设计乳状液类型，即油包水型乳状液。
1.2.2 乳状液的老化 将油水比为6∶4和8∶2的乳状液试样置于特定体积且对磁信号无干扰的聚四氟乙烯小试样瓶中，于不同的环境温度下水浴养护2 h后，迅速取出置于冰水浴中养护1 h，即得老化后的乳状液，其中，老化温度分别为20，40，60，80 ℃。
1.2.3 低场核磁共振分析测试 采用MacroMR23-060V-VT型核磁共振变温流体分析仪对乳状液进行横向弛豫时间T2测试。测试实验采用CMPG测试序列，磁体线圈选择NMI 20(test 3)-15，磁体温度为32 ℃，射频信号频率主值SF为23 MHz，射频信号频率偏移值量O1为14 252.48 MHz，采样点数TD为11 041，接收机接收的信号频率范围(接收机带宽)SW为100 MHz，重复采样的时间间隔TW为1 000.00 ms，模拟增益RG1、数字增益DRG1和前置放大增益PRG分别为20.0，3.0和1.0，回波个数NECH为1 000，累计采样次数NS为4，射频900脉冲宽度为8 μs，射频1800脉冲宽度为16 μs。采集的弛豫数据经InvFit反演软件
第一战
进行反演计算，获得样品的T2值分布曲线。
新鲜或经老化乳状液首先置于对磁信号无干扰的聚四氟乙烯小试样瓶中，然后置于测试管中进行横向弛豫时间T2的测定。
1.3 实验原理
低场核磁共振分析技术中，基于弛豫时间的分析主要包括纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2，其中，T2主要反映水的自由程度，以及不同水相之间的相互作用和周围环境的离子浓度、聚合物状态、孔隙等对水的影响程度[8]。不同状态的水对应于不同的T2值，另外，弛豫峰分布曲线也存在一定差异。一般，化学结合水、物理结合水和可移动自由水等各种状态水的弛豫时间T2值依次增大[9-10]。
油包水型乳状液是指以油为连续相，水为分散相的乳状液体系，乳状液的微观乳滴结构及其分布情况是表征乳状液性质的重要基础参数。乳滴的存在形式是多种多样的，互相分散呈球状分布的乳滴；彼此接触的乳滴簇、整体形状不规则；呈复合结构的乳滴，不同的乳滴结构对应水分子不同的分布情况及物理环境[3]。另外，根据热力学理论，乳状液是一个
热力学不稳定体系，随环境温度的升高，乳状液稳定性逐渐降低，乳状液乳滴的存在形式会发生变化，具体表现为分散的乳滴相互联接或形成网络状结构，水分子的自由度逐渐增加，横向弛豫时间T2分布越趋于长弛豫时间方向。综上分析可知，低场核磁共振分析测试技术可反映不同乳状液的存在状态及乳状液稳定性的变化过程。
2.1 白油及纯水的T2分布
在对乳状液横向弛豫时间T2分布测试前，为了更好地理解与阐述乳状液的T2分布曲线，因此先对白油和纯水的T2分布进行测试，结果如图1所示。
如图1所示，白油和纯水横向弛豫时间T2分布曲线只包含1个单一的弛豫时间峰，因为在白油和纯水体系中，氢质子所处的物理化学环境完全一致。其中，白油横向弛豫时间T2分布较为集中，T2值位于2.0～600.0 ms之间，而纯水横向弛豫时间T2分布范围较广，T2值位于900.0～10 000 ms之间。相关文献表明，弛豫时间位于此范围内的水具有较大的自由度，周围环境施加于此种状态水的束缚作用最弱[11-12]。因此，通过弛豫峰位置以及峰形可判断乳状液体系中的油水分布情况，进而反映乳状液体系的稳定性。
