丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨鉆井液降濾失劑合成及成生能的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的陰離子型鉆井液降濾失劑制備中,通過引人陽離子單體可以制得聚陽離子型、兩性離子降濾失劑,在改善鉆井液流變性能、降低水眼粘度、控制井壁穩(wěn)定以及地層造漿等方面有著陰離子型降濾失劑無法比擬的優(yōu)點,特別是抗高價金屬離子污染能力強(qiáng),能夠滿足高壓噴射鉆井和優(yōu)快化鉆井的需要。從20世紀(jì)90年代中期至今,對兩性離子多元共聚物降濾失劑的研究取得了可喜進(jìn)展,新產(chǎn)品層出不窮。然而兩性離子共聚物降失水劑的不足之處在于抗溫能力。為此,這也給研究者們提出了更

2、高的要求,研制開發(fā)耐更高溫度的產(chǎn)品以適應(yīng)超深井鉆探的需要。
　　 本文嘗試以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)作為原料單體,去離子水為溶劑,少量過硫酸銨水溶液為還原引發(fā)劑,聚合合成一種新的水溶性聚合物鉆井液降濾失劑。通過對AA-AM-DAC共聚物物的水溶液比濃粘度及其鉆井液表觀粘度、塑性粘度、濾失量、動切力的研究,確定了最佳的聚合反應(yīng)參數(shù):引發(fā)劑用量、AA/AM比例、DAC用量、反應(yīng)溫度。分析鹽

3、濃度、鈣含量、溫度對兩性離子聚合物鉆井液性能的影響；利用紅外光譜(FTIR)研究兩性離子聚合物中官能團(tuán)對其鉆井液性能的影響；利用熱重分析(TGA)驗證共聚物的熱穩(wěn)定性；通過熱滾試驗驗證共聚物鉆井液的抗溫性能；通過頁巖滾動回收率試驗考查該共聚物的防塌、抑制能力。得到了抗溫、抗鹽、抗鈣,綜合性能較好的的水溶性聚合物鉆井液降濾失劑,可適用于多種鉆井液體系。主要研究成果如下:
　　 (1)為得到聚合穩(wěn)定、聚合反應(yīng)速率快、分子量高的共聚物

4、,通過優(yōu)化聚合工藝,得到了最佳的反應(yīng)聚合參數(shù):AA/AM比例為4:6,丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)用量為20％,引發(fā)劑濃度為1％,聚合反應(yīng)溫度55℃。
　　 (2)合成的AA-AM-DAC共聚物具有良好的抗鹽性能和高價金屬離子污染能力,且抗二價金屬陽離子Ca2+能力強(qiáng)于一價陽離子Na+能力。
　　 (3)熱滾試驗表明:聚合物鉆井液的濾失量隨溫度升高而增大,在160℃內(nèi)增加幅度并不大,表明聚合鉆井液降濾失劑具有良好的

5、抗溫性能,抗溫可達(dá)160℃。
　　 (4)抑制性評價表明:共聚物具有較強(qiáng)的抑制頁巖水化分散能力,且隨著加量的增大抑制性增強(qiáng),不僅一次回收率較高,且二次回收率也處在較高水平,可見共聚物在頁巖表面可形成較強(qiáng)的吸附能力。
　　 (5)FTIR譜圖表明所合成的水溶性聚合物為丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的共聚物:EGA顯示聚合物的起始失重溫度為210℃,起始失重率為6.15％,501.4℃時殘余質(zhì)量為14.76％,可