钻井液增黏剂SDA的合成与性能评价

以对苯乙烯基苯磺酸(SS),二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)为原料,采用水溶液聚合法合成钻井液增黏剂SDA。确定了最佳合成条件:单体质量比m(SS)∶m(DMDAAC)∶m(AM)=4.5∶0.5∶5.0,单体用量30%,引发剂用量0.14%,体系pH 7,反应温度75℃,反应时间5 h。在此条件下,钻井液表观黏度达59 mPa·s,动切力达25 Pa,并具有较增黏剂FA367更好的耐温抗盐性能。     

抗高温环保型增黏剂的合成与性能评价

针对目前常用的无固相钻井液用增黏剂抗温性能和环保性能差的问题,开展了抗高温环保型增黏剂研究。以淀粉（ST）与丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸（DMAPS）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）和丁基苯乙烯（BS）为原料,采用自由基胶束聚合法合成了增黏剂ZNJ-1,研究了反应温度、反应时间、pH值和引发剂用量对淀粉单体转化率和接枝率的影响,表征了分子结构,并对其流变性能、悬浮性能和环保性能进行了评价。室内试验结果表明,最佳反应条件下,淀粉单体转化率为86.8%,接枝率为44.8%;经180℃老化16 h后,质量分数为1.0%的ZNJ-1溶液的表观黏度为26.0 mPa·s,塑性黏度为17.0 mPa·s,动切力为9.0 Pa,初切力为3.0 Pa,终切力为10.5 Pa。研究表明,增黏剂ZNJ-1的抗温、抗盐能力突出,生物降解性能良好,分子间的疏水缔合效应能够提高钻井液的悬浮稳定性能。      

驱油用AM-VP-AMPS共聚物的合成及性能研究

以丙烯酰胺 ( AM)、N 乙烯基 2吡咯烷酮 ( VP)和 2丙烯酰胺基 2甲基丙磺酸 ( AMPS)为单体 ,以水为溶剂 ,合成了一系列不同分子量的 AM VP AMPS共聚物。研究了单体浓度、引发剂用量、反应温度、聚合体系 p H值、反应时间对其转化率和共聚物特性粘数的影响 ,AMPS、VP含量与共聚物溶液表观粘度、抗盐性能之间的关系以及共聚物溶液的耐温抗盐性能。     

钻井液用两性离子聚合物降滤失剂的研究

以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）和顺丁烯二酸酐（MA）为单体,采用水溶液聚合方法,以过硫酸铵／亚硫酸氢钠为引发剂, 合成了两性离子聚合物降滤失剂PA—1。PA－1的最佳合成方案为：反应温度60％,单体质量配比为AM：AMPS：DMDAAC：MA=50：30：10：10,引发剂浓度0．3％（质量分数）,单体总浓度30％（质量分数）,反应时间3h。在淡水、盐水、饱和盐水和含钙盐水基浆中对降滤失剂PA－1进行了室内评价,结果表明PA－1热稳定性好,降滤失能力和抗温能力强。图7表1参4     

耐高温降滤失剂AMPS／AM／IA共聚物的合成及表征

以2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）,丙烯酰胺（AM和衣康酸（IA）为基本原料,合成了AMPS／AM／IA三元共聚物降滤失剂,通过正交设计实验,确定了共聚物的合成条件为反应温度55度,引发剂用量0．1％,反应时间6h,单体配比AMPS：AM：IA＝30：60：10,采用红外光谱和差热分析法表征了共聚物的组成特征及其热稳定性。     

丁基苯乙烯疏水改性阳离子型丙烯酰胺共聚物的合成

 用自由基胶束聚合法合成了具有良好增粘能力的丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BST)/二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)疏水缔合水溶性共聚物PBAD，考察了反应条件对共聚产物表观粘度的影响。适宜的聚合反应条件为：DMDAAC、BST和引发剂加量相对于单体总量的摩尔分数分别为10%、1.0%和0.14%，总单体和表面活性剂CTAB在水溶液中的质量分数分别为20%和3.0%，反应温度50℃，pH=6~7，反应时间12 h。采用以上反应条件得到PBAD的临界缔合质量浓度1 g/ l和2 g/l的水溶液表观粘度分别为18 mPa.s和 69 mPa.s。采用UV、FT-IR、 1H NMR和DSC手段表征了共聚物的分子结构。DSC结果表明，疏水链段以微嵌段结构的形式分布于PBAD分子中。这种微嵌段结构有利于聚合物分子间的疏水缔合。     

一种用作钻井液增黏剂的反相微乳液的性能研究

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）为单体,采用反相微乳液聚合合成了微乳液型钻井液增黏剂AM/AA/AMPS/DMAM。该增黏剂直接以微乳液的形式加入到钻井液体系中,当加量达到0.6%时（30℃）,钻井液的表观黏度（AV）、塑性黏度（PV）、动切力（YP）和滤失量（FL）分别为26.5 mPa·s、16.0 mPa·s、10.5 Pa和14.2 mL。随热滚温度的升高,含1.0%增黏剂钻井液的AV、PV、YP均呈下降趋势,FL增大,但在150℃内的变化较小,耐温性较好。含2.0%增黏剂钻井液抗NaCl侵可达饱和,抗CaCl₂侵可达0.6%。该反相微乳液增黏剂与常规的钻井液增黏剂80A-51相比,其耐温抗盐性能有了较大幅度的提高。图1表6参6     

AM/AMPS/AA三元共聚物压裂液稠化剂的合成

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法制备出了AM/AMPS/AA三元共聚物。优化出3种单体共聚的最佳条件为:单体AA加量为单体AM的8%～12%;单体AMPS的加量为15%～20%;引发剂用量在0.20%～0.25%之间;反应温度为30℃;反应时间为4h以上。通过实验研究,将由三元共聚得到的产品提纯后配成质量浓度为0.05%的水溶液,其表观黏度可达40.5mPa·s;用硫酸铝交联,所得冻胶液黏度可达240mPa·s,用过硫酸铵破胶,黏度可降低到5mPa·s以下,几乎无残渣,减小了对地层的伤害。     

反相乳液聚合合成AM/DMDAAC阳离子共聚物

以丙烯酰胺(AM)、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,用反相乳液聚合法合成了AM/DMDAAC阳离子共聚物,利用单因素实验分别研究了引发剂种类、引发剂用量、单体用量、nAM∶nDMDAAC、反应时间、反应温度等合成条件对共聚物的特性粘数和阳离子度的影响。确定出了最佳反应条件为:nAM∶nDMDAAC=2∶1,单体总质量分数30%,反应温度45℃,pH=7,反应时间5~6h。     

预交联AM／AA／DMDAAC堵剂的配方优化

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用溶液法制备预交联AM／AA／DMDAAC堵剂。确定最佳反应条件为：m（AM）：m（AA）：m（DMDAAC）=10：2：1,引发剂用量为0．12％,交联剂用量为0．06％,溶液pH为4．6,反应温度为50℃。     

疏水缔合聚合物的合成与溶液性能评价

以二烯丙基甲基十六烷基溴化铵（C16DMHB）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）在水溶液中通过自由基聚合合成了疏水缔合聚合物,采用红外光谱对合成的聚合物进行了结构表征.最佳反应条件为：疏水单体C16DMHB的摩尔含量为0.4％,AMPS的摩尔含量为15％,单体总质量为20％,引发剂用量为2.5％（以单体的总质量计）最佳反应温度为45℃,最佳pH值为7～9.研究表明,聚合物的临界缔合浓度在1.8 g/L左右,扫描电镜表征了溶液的微观结构,溶液表观粘度随温度升高而降低,表现剪切稀释性.     

疏水缔合聚合物P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

疏水缔合AM／AMPS／MJ-18三元共聚物的合成

采用反相乳液聚合法,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铰（MJ-18）为原料,合成了疏水缔合AM／AMPS／MJ-18三元共聚物,考察了反应条件对乳液稳定性、单体转化率、共聚物特性粘数及抗盐性的影响。确定了最佳合成条件：反应温度25℃,过硫酸铵／亚硫酸氢钠引发剂加量（以水相质量计）0．15％,Span-80／Tween-80复配乳化剂加量（以油相质量计）6％,油水体积比1：1,体系pH值7～9,单体总加量（以水相质量计）50％,其中疏水单体MJ-18含量0．6％。     

新型耐盐低伤害压裂稠化剂的研制及应用

文章以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵为单体,采用水溶液聚合法制备了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵三元共聚物稠化剂。研究了三元共聚物稠化剂形成的交联冻胶的耐温耐盐性、携砂性和破胶性能。结果表明,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：丙烯酰胺：甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵=2:7:1、引发剂加量为0.25%、反应温度50℃、反应时间3.5h,pH值为6～8条件下制备的三元共聚物稠化剂的具有良好的性能。以质量分数0.4%三元共聚物稠化剂为主剂的压裂液在70 000 mg/L矿化度下黏度仍大于100 mPa·s,在温度100℃、返排液条件下黏度仍为146.3 mPa·s。与羟丙基胍胶相比,三元共聚物稠化剂聚合物冻胶中支撑剂的沉降速度更小,破胶液残渣含量更少,对储层的伤害率更低。     

以季戊四醇为支化剂合成低黏度高切力钻井液提切剂

针对目前水基钻井液常用的提切剂普遍存在黏度增加幅度大于切力增加幅度的缺点,以季戊四醇为支化剂,硝酸铈铵为引发剂,引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与4-乙烯基-1-（3-磺丙基）吡啶内嗡盐（4-VPPS）共聚,合成出低黏度高切力钻井液用提切剂PAAVP,并考察了合成条件对该聚合物黏度和切力的影响。聚合体系中引入季戊四醇后其表观黏度降低,动塑比提高,优选季戊四醇加量为单体质量的2.5%～3.0%。4-VPPS有利于提高聚合物抗温抗盐性,优选在聚合单体中占比为6%～10%。引发剂加量为单体质量的0.0275%～0.03%。按照推荐配比合成出的聚合物PAAVP的1%水溶液表观黏度为27 mPa·s,动塑比为1.45 Pa/mPa·s。PAAVP溶液在150℃热滚后仍能保持74%的黏度和54%的动塑比值,比常规提切处理剂黄原胶具有更好的抗温性。PAAVP在5% NaCl溶液中能保持91%的黏度和85%的动塑比值,作为钻井液低黏提切剂有较大的应用潜力。     

以季戊四醇为支化剂合成低黏度高切力钻井液提切剂

针对目前水基钻井液常用的提切剂普遍存在黏度增加幅度大于切力增加幅度的缺点,以季戊四醇为支化剂,硝酸铈铵为引发剂,引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与4-乙烯基-1-（3-磺丙基）吡啶内嗡盐（4-VPPS）共聚,合成出低黏度高切力钻井液用提切剂PAAVP,并考察了合成条件对该聚合物黏度和切力的影响。聚合体系中引入季戊四醇后其表观黏度降低,动塑比提高,优选季戊四醇加量为单体质量的2.5%～3.0%。4-VPPS有利于提高聚合物抗温抗盐性,优选在聚合单体中占比为6%～10%。引发剂加量为单体质量的0.0275%～0.03%。按照推荐配比合成出的聚合物PAAVP的1%水溶液表观黏度为27 mPa·s,动塑比为1.45 Pa/mPa·s。PAAVP溶液在150℃热滚后仍能保持74%的黏度和54%的动塑比值,比常规提切处理剂黄原胶具有更好的抗温性。PAAVP在5% NaCl溶液中能保持91%的黏度和85%的动塑比值,作为钻井液低黏提切剂有较大的应用潜力。      

聚乙二醇二丙烯酸酯交联共聚型酸液稠化剂的合成

 以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为主要单体，以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为扩链剂，研制了一种注酸时稠化能力强、返排时黏度低的新型酸液稠化剂。通过正交试验，确定了合成AM-AMPS二元共聚物的最优条件为：AM/AMPS的摩尔比为7/3，单体的质量分数为20%，引发剂的加量为125mg/l，引发温度为15℃。在聚合过程中，加入占AM和AMPS单体质量分数7.5×10-6的PEGDA，增粘能力可提高近1倍。酸化过程中，由于PEGDA中的酯基断裂，稠化酸的黏度降低，有利于残酸返排。     

AM/DMDAAC阳离子型黏土稳定剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,制备AM/DMDAAC阳离子型黏土稳定剂,确定了是佳反应条件:n(AM)∶n（DMDAAC）=3∶2,引发剂过硫酸铵用量（以总单体质量计）为0.8％,反应温度为50℃,单体总用量为20％.对AM/DMDAAC阳离子黏土稳定剂产品的防膨性和抗盐性进行评价,结...