有机/无机复合型降滤失剂LJ-1的合成及评价

摘要：以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为单体,聚合得到P(AAID),以其为基体,nano-SiO2为填料,γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为偶联剂,研制一种有机/无机复合添加剂LJ-1。通过正交实验方法确定最佳反应条件为:质量配比m(AM):m(AMPS):m(IA):m(DMDAAC)=8:5:1:2,反应温度65 ℃,反应时间4 h,引发剂过硫酸铵（APS）加量为1.0 %。采用FT-IR、1HNMR对LJ-1降滤失剂进行化学结构表征,并对其性能进行评价。结果表明,淡水基浆中LJ-1降滤失剂质量加量为1.5 %时,FLAPI = 5.8 mL,具有良好的降滤失性能;盐水基浆中LJ-1降滤失剂质量加量为3.0 %,FLHTHP = 18.4 mL,具有良好的抗盐性;另外,利用扫描电镜（SEM）对钻井液滤饼进行微观表征,结果显示滤饼坚韧致密并具有致密的网架结构。     

水解AM/DMDAAC/AMPS聚合物用作饱和盐水钻井液的高温高压降滤失剂

通过氧化还原体系引发AM、DMDAAC、AMPS三元共聚,再用Na OH在85℃下水解三元共聚物,制得水解AM/DMDAAC/AMPS聚合物。通过IR、NMR表征聚合物的分子结构,用TGA测试聚合物热稳定性。水解度的增加提高了产物热稳定性,并改善了钻井液的表观黏度、塑性黏度和动切力。但水解度存在最佳值,使钻井液的API、HTHP滤失量降到最低。羧基含量最优的水解产物按添加量3.5%(质量分数)配制成膨润土质量分数5%、Na Cl质量分数30%的钻井液,在200℃下热滚16 h后的API滤失量为14.0 m L,HTHP滤失量(180℃)为40.0 m L。     

一种具有优良抑制性能降滤失剂的合成与评价

采用水溶液聚合的方法,合成一种两性离子三元共聚物,用于钻井泥浆。所用单体分别为丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)。通过单因素变量考察确定反应的最佳条件为:单体质量分数为25%,引发剂〔过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(SS)〕的用量为0.5%(以单体质量计),反应温度60℃,单体n(AM)∶n(DMDAAC)∶n(SSS)=8∶1∶1,反应时间为6 h。对产物进行了红外光谱分析,与设计的一致,并进行了性能评价。结果表明,该产物具有良好的降滤失效果,常温中压下API为7 mL,抑制效果很明显,具有一定推广价值。     

有机/无机复合型降滤失剂LJ-1的合成及性能评价

nano-Si O_2在γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)偶联剂作用下得到改性nano-Si O_2,再与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC),采用自由基聚合法,合成得到一种有机/无机复合降滤失剂LJ-1。通过正交实验法得到最佳反应条件为:m(AM)∶m(AMPS)∶m(IA)∶m(DMDAAC)∶m(改性Si O_2)=8∶5∶2∶1∶0.96,反应温度65℃,反应时间4 h,引发剂过硫酸铵(APS)加量为单体总质量的1.0%。采用FTIR、~1HNMR对LJ-1降滤失剂结构进行表征,并对其降滤失性进行评价。结果表明,淡水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为1.5%(质量分数)时,FLAPI=5.8 mL,具有良好的降滤失性能;盐水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为3.0%,FLHTHP=18.4 mL,具有良好的抗盐性;利用扫描电镜(SEM)对钻井液滤饼微观形貌进行观察,发现添加LJ-1钻井液的滤饼坚韧致密并具有致密的网架结构。     

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%。     

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。     

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。     

两性型高分子絮凝脱色剂PAM/AMPS/DMDAAC的合成与表征

以非离子单体丙烯酰胺(AM)、阴离子单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,以过硫酸铵、亚硫酸钠、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐为引发荆,合成了絮凝剂产品PAM/AMPS/DMDAAC.在单体质量分数为10%的条件下,得到了最佳的合成工艺为:m(AM):m(DMDAAC):m(AMPS)=7:2:1,反应温度为45℃,偶氮引发剂2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐用量为溶液质量分数的0.006%,过硫酸铵用量为溶液质量分数的0.004%,哑硫酸氢钠用量为溶液质量分数的0.002%;对PAM/AMPS/DMDAAC的结构进行红外光谱和透射电镜表征,表明PAM/AMPS/DMDAAC链节上含有季铵盐和磺酸盐基团,分子呈现长链结构,分子链刚性好,交联现象少.     

一种钻井液降滤失剂的合成与室内评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,亚硫氢酸钠-过硫酸铵(质量比为1∶2)为引发剂,制备了丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钾-二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯基吡咯烷酮共聚物(PAADN)。得到的最优合成条件为:m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)=51∶40∶3∶6,总单体质量分数为20%,反应温度为55℃,p H=7,引发剂用量为单体质量的0.5%,反应时间为5 h。并对该聚合物进行红外和热稳定性测试。红外光谱图中未显示双键特征峰,并且含有各个单体特征官能团峰,证明单体全部参与反应;热重-热差分析结果显示,该聚合物初始热分解温度为326.5℃;该降滤失剂对淡水、盐水、人工模拟海水基浆均表现出良好的降失水效果。     

抗高温耐盐型钻井液用降滤失剂的合成与性能评价

选用对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)单体为原料,利用自由基聚合的方式,得到一种抗高温耐盐聚合物降滤失剂.通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)表明合成产物结构与设计结构相符.当降滤失剂加量为1.8%时,室温下和210℃下淡水基浆的滤失量分别为7.9mL和13.5mL;在25%NaCl和3%CaCl₂的盐水泥浆中,钻井液的滤失量分别为14.8mL和11.0mL.通过扫描电镜(SEM)可以分析钻井液形成的滤饼的微观结构,由此得到降滤失剂作用的机理是:当降滤失剂吸附在黏土表面时,降滤失剂可以使黏土颗粒在钻井液中分散,从而形成致密的滤饼来减少滤失量.     

一种钻井液滤失剂的合成与室内评价

摘要：以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、丙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体,亚硫酸钠-过硫酸铵（质量比为1:2）为引发剂,制备了一种性能优异的钻井液降滤失剂PAADN。通过不同反应条件对聚合物降滤失剂性能的影响研究,得到最优合成条件：单体比为m（AM）：m（AMPS）：m（DMDAAC）：m（NVP）=51:40:6:3,单体总浓度为20%,反应温度为55℃,pH为7,引发剂用量为单体质量的0.5%,反应时间为5h。对该聚合物进行表征和性能评价得出：红外光谱图中未显示双键特征峰,并且含有各个单体特征官能团峰,证明单体全部参与反应;热重热差分析结果显示,该聚合物热稳定性好,可达326.5℃;该降滤失剂对淡水、盐水、人工模拟海水基浆均表现出良好的降失水效果。     

阳离子浮选剂PADS的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酸十八酯(SA)为功能单体,采用反相乳液聚合法合成了阳离子高分子浮选剂PADS,并用红外光谱仪对其结构进行了表征。最佳条件为:m(AM)∶m(DMDAAC)=5∶5,SA用量占单体总质量25%,引发剂2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐(V-50)用量为单体总质量0.6%,反应温度为45℃,反应时间4 h。以透光率为指标,在45℃对浮选剂用量进行了优化,结果表明:浮选剂加量为40 mg/L时,污水的透光率达到最大(92.7%),具有良好的气浮效果。     

阳离子型壳聚糖接枝共聚物的制备及其絮凝性能研究

以壳聚糖(Cts)、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,过硫酸铵为引发剂,合成了阳离子型壳聚糖三元接枝共聚物.最佳的合成条件为:反应温度50℃,引发剂浓度6mmol·L-1,Cts:AM为1:3(m/m),AM:DMDAAC为3:3(m/mL),反应时间3h.该条件下接枝共聚物的接枝率、阳离子度分别达287.5%、26.7%.生活废水的絮凝实验表明,接枝共聚物有优异的絮凝能力.与Cts、PAM、PAC比较,接枝共聚物具有用量少,除浊率高等优点.     

钻井液降滤失剂PAAS的制备及其性能、机理研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和对苯乙烯磺酸钠（SSS）为聚合单体采用反相乳液聚合法制备了一种新型水基钻井液降滤失剂PAAS,通过正交实验法确定了其最佳合成条件,采用红外光谱及元素分析对其结构进行了表征,实验表明共聚物PAAS分子结构满足预期设计;此外,热综合分析显示共聚物PAAS具备良好的高温稳定性。钻井液流变性实验、老化实验及失水实验表明：降滤失剂质量加量为1.5%时,钻井液流变性良好,高温160 ℃老化前后失水量分别为FLAPI=8.4 mL和FLAPI=10.2 mL;吸附实验、滤饼微观结构和横向弛豫时间T2表明该降滤失剂PAAS主要通过吸附作用改善钻井液体系滤失性能。     

油基钻井液用聚合物降滤失剂合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸十八酯(SMA)为反应单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,采用分散聚合法合成油基钻井液用降滤失剂(FLA)。采用单因素实验法对反应条件进行了优化,通过对钻井液体系常温中压(API)滤失量的测定,确定最佳合成条件为:在55.3 g甲醇和30 g纯净水组成的混合液中,单体总质量为20 g,m(AM):m(SMA)=1:3,AIBN0.7 g,DVB 2 g,PVP 4 g、反应温度70℃、反应时间6 h,在该条件下FLA加量为3 g(钻井液体积为100 mL,下同)时体系API滤失量为1.6 mL。利用红外光谱对合成产物结构进行了表征。热差分析结果表明,聚合物的玻璃化转变温度为111℃。通过钻井液评价实验可知,该降滤失剂加量为钻井液体系总体积的3%时,API滤失量最低,为1.6 mL,高温高压(HTHP)滤失量为7.2 mL;高温老化实验结果表明,该降滤失剂最低可抗160℃高温,与沥青类降滤失剂相比,其对钻井液流变性影响明显降低,且相同加量下形成的泥饼质量优于沥青类。     

VAc/VoeVa/DAAM三元共聚乳液的制备与性能研究

以VAE[醋酸乙烯酯(VAc)-乙烯共聚物]为种子乳液、聚乙烯醇(PVA)为保护胶体、叔碳酸乙烯酯(VoeVa10)为VAc的共聚单体、OP-10为乳化剂、己二酰肼(ADH)/双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为交联体系和叔丁基过氧化氢/甲醛次硫酸钠为氧化还原型引发剂,采用种子乳液聚合法制备了VAc/VoeVa10/DAAM共聚乳液;然后在反应后期加入后交联剂(ADH),得到改性聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。结果表明:当w(PVA1788+PVA1799)=3%、m(PVA1788)∶m(PVA1799)=1∶1、m(VoeVa10)∶m(VAc)=(10～15)∶100、w(氧化剂)=0.3%、w(VAE)=10%、w(OP-10)=2%、m(ADH)∶m(DAAM)=(0.5～1.5)∶1.0且w(DAAM)=2%时,相应乳液具有优异的耐水性和稳定性,并且其涂膜柔韧性和粘接性能俱佳。     

两性离子页岩抑制剂NMHC的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)合成了一种两性离子页岩抑制剂NMHC,对反应条件进行了优化并对其性能进行了测试评价。结果表明,最佳反应条件为:摩尔量比AM∶DMDAAC∶SSS=7∶2∶1,p H=6,反应温度45℃,引发剂用量为单体总量0.8%。NMHC能够大幅度提高岩屑回收率、降低粘土膨胀率,具有较强的抑制能力,同时具有较强的抗温和抗盐能力。     

疏水缔合阳离子改性淀粉-纳米SiO2絮凝剂CSSADD 的制备和性能测试

通过在糊化淀粉上引入丙烯酰胺(AM)、功能性阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、疏水单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵(C_(16)DMN~+)和纳米SiO_2制备了疏水缔合阳离子改性淀粉-纳米SiO_2复合絮凝剂(CSSADD),对其进行了红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)及扫描电镜(SEM)分析。采用单因素变量法对反应条件进行优化,结果表明,单体摩尔比n(AM)∶n(DMDAAC)∶n(C_(16)DMN~+)=84.5∶15∶0.5,反应体系的pH=5~6,当改性纳米SiO_2与淀粉质量比为1∶3,淀粉与单体质量比为1∶3,引发剂的加量为单体质量的0.5%,反应温度为45℃,反应时间为3 h时,所制备的絮凝剂的絮凝效果最好。性能测试结果表明:高岭土悬浊液的pH=6,当絮凝剂的投加量3 mg/L时,CSSADD处理后悬浊液的上层透光率为98.3%。     

两性离子页岩抑制剂NMHC的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)合成了一种两性离子页岩抑制剂NMHC,对反应条件进行了优化并对其性能进行了测试评价。结果表明,最佳反应条件为:摩尔量比AM∶DMDAAC∶SSS=7∶2∶1,p H=6,反应温度45℃,引发剂用量为单体总量0.8%。NMHC能够大幅度提高岩屑回收率、降低粘土膨胀率,具有较强的抑制能力,同时具有较强的抗温和抗盐能力。