聚合物改性膨润土护壁泥浆的制备及性能研究

研究了植物胶、聚丙烯酸钠和接枝淀粉对膨润土护壁泥浆稳定性和滤失性能的改善作用。结果表明:150万分子量植物胶具有提升泥浆粘度和保持粘度稳定的双重作用,而复掺聚丙烯酸钠和接枝淀粉可促使膨润土泥浆泥膜薄而致密、滤失量低于20mL。基于以上研究,制备出了粘度稳定、滤失量低和应用掺量小的聚合物改性膨润土泥浆,可用于解决水敏性地质桩基施工中出现的缩径和塌孔等技术难题。     

丹霞地貌区钻井用聚合物泥浆制备及性能研究

以聚氧化乙烯为增粘剂,研究了其分子量对聚合物泥浆粘度的影响,在此基础上,讨论了沉渣加速剂-聚合氯化铝、降滤失剂-接枝淀粉分别对泥浆含砂率及滤失量的影响。结果表明,以分子量800万的聚氧化乙烯为主要增粘组分,可制备出粘度高且稳定性强的聚合物泥浆,以聚合氯化铝为沉渣加速剂可使泥浆的循环使用次数增加至8次,以接枝淀粉为降滤失剂可使聚合物泥浆的滤失量降至50mL,这种改性的聚合物泥浆可以满足丹霞地貌对聚合物泥浆的施工要求。     

高分子聚合物调控膨润土造浆性能及机理研究

基于江苏某蒙脱石含量为43%的钠化膨润土,对其进行造浆性能检测,发现该膨润土Φ600为5 mPa·s,滤失量为27 mL,造浆性能指标无法满足国标用土的要求,进而提出添加不同高分子聚合物来改善其造浆性能的方案。本文通过单因素试验研究了高分子聚合物对膨润土造浆性能的影响,并采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及Zeta电位等分析手段探究不同高分子聚合物影响膨润土造浆性能的机理,再通过正交试验及优化试验,得到最优的高分子聚合物组合及用量。结果表明:高分子聚合物可吸附在膨润土颗粒表面,这不仅有利于晶格表面氢键的形成,还可形成网状结构,使得泥浆黏度增大,滤失量降低。当添加高分子聚合物为0.1%(质量分数)的聚丙烯酸钠+0.4%(质量分数)的羧甲基淀粉时,膨润土的Φ600为60.5 mPa·s,滤失量为14.5 mL,其他性能也均满足国标对泥浆土的要求。     

四元共聚钻井液降滤失剂的合成与性能评价

采用丙烯酰胺(AM)、烯丙基磺酸钠(SAS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)与烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了一种抗温耐盐AM-SAS-SSS-APEG四元共聚物用于钻井液降滤失剂。通过单因素法考察了单体配比、单体浓度、引发剂用量、反应温度等对合成降滤失剂性能的影响,确定了最佳合成条件为:单体质量比:m(AM)∶m(APEG)∶m(SSS)∶m(SAS)=6.5∶2.0∶0.5∶1.0,单体质量分数为20%,引发剂用量为单体总质量的0.2%,反应温度60℃。对该条件下制备的聚合物进行了红外光谱表征(FTIR);热重分析(TGA)表明,该聚合物具有较好的热稳定性;对不同条件下泥浆形成的滤饼进行了电镜扫描(SEM),对比滤饼形貌发现,加入降滤失剂后可形成薄而致密的泥饼。抗温耐盐实验结果表明,所合成的聚合物抗温能力较好(190℃),在盐水及复合盐水钻井液中均具有较好的降失水能力。     

腐植酸钾钻井泥浆处理剂的胶体表面性质及降失水作用机理

本文研究腐植酸钾石油钻井泥浆的胶体表面性质。测定并比较了七种不同来源的腐钾对泥浆电动电位、颗粒度分布、泥饼的吸附量等性质的影响。实验结果表明腐植酸钾对泥浆的降失水作用在于:①腐植酸钾是聚电解质,在泥浆分散系中,电离出聚阴离子和钾离子。具有活性亲水基(—(?)、—O—)的聚阴离子,吸附在带负电荷的粘土颗粒表面,形成吸附水化层,增加粘土表面水化膜的厚度,同时提高粘土颗粒的ζ电位,因而增大粘土颗粒聚结的机械阻力和静电斥力,起了稳定护胶作用。②腐植酸钾能提高粘土颗粒的分散度,增加细颗粒的百分含量,有利于泥饼孔隙的充塞,使泥饼致密,降低渗透率。③腐植酸钾能降低泥浆所形成泥饼的吸附量。总之,腐植酸钾对泥浆的降失水作用主要在于改善泥饼的质量。     

共聚物PAAND作钻井液降滤失剂的合成及应用评价

以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,(NH4)2S2O8-Na HSO3为引发剂,采用自由基水溶液聚合的方式合成了一种四元共聚物钻井液降滤失剂。通过正交实验确定了具有最佳降滤失效果的合成条件,采用FTIR及1HNMR对共聚物的结构进行了表征。性能评价结果表明,合成的共聚物具有良好的耐温抗盐和降滤失性能,聚合物质量分数为1.5%时,淡水、盐水、饱和盐水以及复合盐水基浆的API滤失量(0.7 MPa,30 min)分别为5.6、9.7、19.0和16.1 m L。与新疆油田常用的SP-8、JT888、MAN104和HJ-3这4种降失水剂相比,合成的聚合物表现出了更好的降滤失性能。现场适用评价表明,该降滤失剂与新疆油田常用的钾钙基聚磺钻井液体系、正电胶钻井液体系以及聚磺钻井液体系都具有良好的现场适用性。     

五元共聚物降滤失剂的研究

针对钻井工作中遇到的高温、高盐和摩阻等问题,采用反向乳液聚合的方法,对丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)5种单体进行五元共聚,合成了五元共聚物降滤失剂。通过试验优选出较为理想的聚合工艺条件:油水体积比18∶82、乳化剂质量分数11%、反应温度55℃、pH值10。通过红外光谱对其结构进行了表征,考察了其降滤失、抗温抗盐及润滑效果。结果表明:当聚合物的质量分数为1.0%时,滤失量可降至4.8 m L,180℃老化后淡水浆滤失量为8 m L,饱和盐水的滤失量降至6.8 m L,复合盐水的滤失量降至4.8 m L;润滑系数降低率达89.6%。     

自交联型聚丙烯酸酯对铝颜料包覆方法研究

基于自由基溶液聚合方法合成自交联型聚丙烯酸树脂，基于高分子溶液的相分离原理对铝粉进行包覆改性，系统研究了包覆工艺、包覆量、包覆剂玻璃化转变温度和交联度对改性后铝粉耐酸性能的影响。利用热失重（TG）对复合粒子表面包覆量进行表征，利用差示扫描量热（DSC）对样品的玻璃化转变温度进行表征，利用傅里叶变换红外（FT-IR）光谱对复合粒子的表面官能团进行表征，利用扫描电镜（SEM）对复合粒子表面形貌进行表征。实验研究表明：改性后的铝粉表面附有一层致密的聚合物膜，与有机小分子包覆的原料铝粉相比，其在酸液中的缓蚀率达到85%以上。     

低分子量聚合物降滤失剂的合成与研制

以丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(AS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,(NH4)2S2O8-Na HSO3为引发剂,采用自由基聚合方式,合成了一种低分子量聚合物降滤失剂。通过单因素实验法确定了合成降滤失剂的最佳条件:单体浓度为35%、引发剂浓度为8%、单体配比m(AA)∶m(AS)∶m(DMDAAC)为4∶4∶2、反应时间为6 h、反应p H值为7、反应温度为60℃。利用傅里叶红外光谱分析表明合成产物结构与设计结构一致。常温中压失水实验显示当降滤失剂加量为2%时,API滤失量为8.9 m L,表明合成产物具有较好的降失水性能。通过扫描电镜分析了滤饼的微观形貌,结果表明所合成降滤失剂能吸附于黏土表面,增加黏土颗粒的分散度,促使致密滤饼的形成,从而有效降低钻井液滤失量。     

低分子量聚合物降滤失剂的合成与研制

以丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(AS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,(NH4)2S2O8-Na HSO3为引发剂,采用自由基聚合方式,合成了一种低分子量聚合物降滤失剂。通过单因素实验法确定了合成降滤失剂的最佳条件:单体浓度为35%、引发剂浓度为8%、单体配比m(AA)∶m(AS)∶m(DMDAAC)为4∶4∶2、反应时间为6 h、反应p H值为7、反应温度为60℃。利用傅里叶红外光谱分析表明合成产物结构与设计结构一致。常温中压失水实验显示当降滤失剂加量为2%时,API滤失量为8.9 m L,表明合成产物具有较好的降失水性能。通过扫描电镜分析了滤饼的微观形貌,结果表明所合成降滤失剂能吸附于黏土表面,增加黏土颗粒的分散度,促使致密滤饼的形成,从而有效降低钻井液滤失量。