耐溫抗鹽聚合物鉆井液降濾失劑的合成與評價.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展對石油需求量的不斷增加，需要開發(fā)儲藏在地層深處的油氣資源，這對鉆井技術提出了更高的要求。降濾失劑作為重要的鉆井液處理劑，其耐溫抗鹽能力直接影響到水基鉆井液的性能。本文從聚合物結構和官能團出發(fā)，選用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等抗高溫單體，采用自由基水溶液共聚法合成了P(AMPS/AM/DMAA/NVP)-SA和P(AMPS/AM/NVP/DMDAAC)聚合物鉆井液降濾失劑，所合成的聚合物具有良好降濾失能力，能夠

2、有效地提高鉆井液的耐溫抗鹽性能。
　　 本文的主要內(nèi)容包括:
　　 1.AMPS類多元共聚物的合成與表征
　　 選用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、N，N二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、海藻酸鈉(SA)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)等單體，合成了P(AMPS/AM/DMAA/NVP)-SA和P(AMPS/AM/NVP/DMDAAC)聚合物鉆井液降濾失

3、劑，并優(yōu)化確定了最佳反應條件。通過紅外光譜分析和元素分析得到了聚合物中各官能團的組成和各元素比例;利用特性粘度實驗和熱重-差示掃描量熱(TG-DSC)實驗，確定了聚合物粘均分子量分別為26.0萬和55.3萬，并證明了聚合物具有良好的耐溫能力。
　　 2.AMPS類多元共聚物在不同泥漿體系中的降濾失效果評價
　　 通過測定不同泥漿體系在常溫、200℃或240℃下老化16h的流變學參數(shù)和中壓濾失量，對聚合物的降濾失效果進行了

4、評價。結果表明，所合成的AMPS類多元共聚物能夠使淡水泥漿、鹽水泥漿、復合鹽水泥漿和飽和鹽水泥漿的濾失量大幅降低，并能夠較好的控制體系的流變性。與本課題組早期產(chǎn)品和國外產(chǎn)品DriscalD的對比發(fā)現(xiàn)，AMPS類多元共聚物的降濾失效果優(yōu)于上述兩種產(chǎn)品。
　　 3.AMPS類多元共聚物的水溶液性質(zhì)及其與粘土的相互作用
　　 為了解釋多元共聚物在鉆井液體系中的抗溫性和抵抗Na+、Ca2+等無機離子污染的能力，通過吸附、鈣離子結

5、合度和流變學表征等手段研究了聚合物的水溶液性質(zhì)及其與粘土的相互作用。聚合物在粘土顆粒上的吸附符合Langmuir型吸附等溫線，NaCl的加入可以使聚合物的吸附量大幅度增加;聚合物結合的鈣離子數(shù)占溶液中鈣離子總數(shù)的10-25％，在經(jīng)過高溫老化處理后，結合度有小幅度上升;聚合物水溶液體系符合冪律模型，聚合物-粘土分散體系符合帶有屈服值的冪律模型，具有剪切稀釋性，屈服值和彈性模量隨著聚合物濃度的增加而增大，在經(jīng)過高溫老化處理后，體系的粘度、屈