降滤失剂作用机理研究——新型降滤失剂的研制

总结了降滤失剂的主要作用机理。探讨了丙烯类共聚物和CMC类降滤失剂作用机理和改进原理。通过引入羧酸钙盐并与大分子钙盐复配改进了HPAN类,研制出新型降滤失剂S-1。对CMC类进行了氰乙基化改性。实验结果表明,S-1具有较好的降滤失效果,S-1及改性CMC的耐温性、耐盐和耐Ca~(2 )、Mg~(2 )能力均得到了提高。证实了降滤失剂作用机理的研究结论是确实可信的。     

降滤失剂作用机理的研究——降滤失剂对滤饼电荷密度的影响

用电泳仪测定滤饼粘土颗粒淌度的方法对8种常用的降滤失剂作用机理进行了研究。根据降滤失剂对滤饼粘土颗粒淌度的影响将降滤失剂作用机理分为三类,(1)降滤失剂使泥饼负电荷密度降低,如PEO、预胶化玉米淀粉等;(2)泥饼负电荷密度不变,如CMS;(3)负电荷密度增加,如SMP、CMC、NH_4—PAN等。为进一步探讨各类降滤失剂的作用机理指明了方向。     

一种改进型SPNH降滤失剂

G-SPNH是以褐煤、腈纶废丝为主要原料,采用接枝共聚和磺化法制得的一种含羟基、羰基、亚甲基、磺酸基、苯环、羧基和腈基的水基钻井液降滤失剂。对G-SPNH在淡水钻井液中的性能及其抗温、抗盐、热稳定性进行了评价。研究表明,G-SPNH具有降滤失、降粘、抗高温(200℃以上)、抗盐(Cl~-达110g/L以上)、热稳定性好等特点,其作用明显优于同类磺化处理剂,能完全代替同类磺化处理剂。G-SPNH成本低,原料来源广,有一定的推广价值。     

抗高温有机硅降滤失剂的合成与作用机理研究

采用自由基聚合方法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N-(3-三乙氧基甲硅氧烷基)丙基丙烯酰胺(APTS)为原料制备了有机硅耐温降滤失剂AM/AMPS/NVP/APTS。使用FT-IR光谱表征了分子结构,评价了其钻井液性能。结果表明,随着AM/AMPS/NVP/APTS质量分数的升高,180℃老化16h后的淡水钻井液的常温中压滤失量(FLAPI)和高温高压滤失量(FLHTHP)随之减小。当AM/AMPS/NVP/APTS的质量分数为0.6%时,即可将FLAPI维持在9.2 mL,FLHTHP维持在14.2mL。加入1.0%AM/AMPS/NVP/APTS的淡水钻井液老化后的滤失量,随着温度的升高(150～220℃)而增大(FLAPI:7.8～19.8mL;FLHTHP:13.5～56.7mL),抗温可达200℃。通过测定淡水钻井液中有机硅共聚物的颗粒粒度、吸附量和Zeta电位,分析了该有机硅降滤失剂的作用机理。     

降滤失剂 PSA-1 的研究与应用

丙烯酸类聚合物钻井液处理剂吸附基团和水化基团稳定性差,在高矿化度条件下使用受到多方面的限制。研制出一种新型降滤失剂 PSA-1,该剂是 AMPS／AM／AA三元共聚体的聚合物。经室内评价和现场应用表明,PSA-1降滤失剂热稳定性好,抗盐及抗高价金属离子污染能力强,是一种具有推广应用价值的钻井液处理剂。     

抗高温钻井液降滤失剂的评价及其作用机理

以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、聚丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠为原料合成了新型抗高温钻井液降滤失剂PAASD,利用FTIR、1H NMR、泥浆失水仪等方法对PAASD进行了表征并研究了其流变性能和降滤失性能。表征结果显示,合成的PAASD为目标产物,具有良好的增黏性和耐温抗盐性能。PAASD钻井液具有良好的耐温抗盐性能和抗钙侵能力。在三磺化(SMP-1/SMC/SMK)钻井液体系加入PAASD后,在150℃、3.5 MPa下的高温高压滤失量为16.2m L,说明PAASD与三磺化钻井液体系具有良好的协同增效作用。PAASD在高温含盐的钻井液中可对黏土颗粒进行有效吸附,增强了黏土颗粒在高温含盐环境中的水化分散能力。     

改性菜籽油饼降滤失效果及作用机理

菜籽油饼的主要成分为蛋白质、无氮浸出物、粗纤维、粗脂肪和粗灰分，这些成分在钻井液中都具有较好的降滤失效果。为了充分利用菜籽油饼，对其进行了改性研究，提高了其在水基钻井液中的溶解分散能力，得到了可用作钻井液降滤失剂的产品CYL。室内试验评价了CYL在水基钻井液中的降滤失能力、抗温性和抗盐、抗钙能力，并分析了CYL的降滤失机理。结果表明，CYL具有降滤失效果明显，泥饼薄而致密的特点，加量仅为2％，还具有较好的抗温能力及一定的抗盐、抗钙能力，其货源广，成本低，生产工艺简单，是一种良好的水基钻井液降滤失剂，而且植物油的作用使CYL兼具一定润滑作用。     

降滤失剂的耐温性研究

采用差热分析法和水溶液密封老化后的特性粘度法,全面系统地研究了国内外十种降滤失剂的耐温性。通过差热分析和水溶液老化后的特性粘度测出了各种降滤失剂的耐温次序和分解温度。所获得降滤失剂的耐温次序大体在与钻井液中的情况一致,而耐受温度的最高限却与钻井液中的情况不符,差热分析法高出甚远而特性工法则偏低。     

一种新型抗高温降滤失剂的研究和应用

通过将4-乙烯基吡啶（VP）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基己内酰胺（NVCL）以过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了抗温达260℃的一种新型降滤失剂（PDANV）。通过设计正交实验确定了最优合成条件为:n_DMAA:n_AMPS:n_NVCL:n_VP=6:2:1:1,反应温度为60℃,反应时间为2 h,引发剂质量分数为单体总质量（20%）的0.5%,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振光谱（1H NMR）进一步确定了产物的分子结构。热重分析（TGA）显示PDANV热分解温度在301℃以后,表明其具有良好的热稳定性。同时,将PDANV应用于水基钻井液中,进一步评价其对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PDANV加量为2.0%时,水基钻井液的滤失量仅为4.4 mL,260℃老化后滤失量为6.0 mL,高温高压滤失量为24 mL（150℃）,同时抗盐至饱和,抗钙20000 mg/L。此外,通过对黏土的粒径分析、SEM分析和Zeta电位分析以及不同浓度的PDANV对黏土颗粒的吸附量的测量,进一步揭示了PDANV在水基钻井液中的降滤失机理。      

降滤失剂PAX的吸附特性

降滤失剂PAX是一种新型抗高温二元共聚物水基钻井液处理剂,由于在其分子上引入了磺酸基团和酰胺基,该剂具有降滤失效果显著及抗温、抗盐能力强的优点.为进一步探讨PAX的降滤失作用机理,在改变PAX、NaCl和CaCl2浓度及温度条件下,在室内研究了处理剂PAX在粘土颗粒上的吸附特性.由结果得知,吸附平衡时间为0.5h;在25℃条件下,其吸附等温线基本满足Langmuir吸附方程;随着吸附温度的升高,吸附量也随之增大;在同一浓度下,无机盐加量增加,其吸附量变小.     

与MMH钻井液配伍的降滤失剂的研制

MMH钻井液与负电荷多的传统降滤失剂(如CMC-LV、PAC-142)配伍会丧失其独特的流变性,与负电荷少的降滤失剂配伍则影响其抑制性,为此研究出一种两性离子聚合物降滤失剂HY-1。HY-1的护胶能力强,对钻井液的抑制性影响小,而且其自身能产生一定的结构,保持钻井液的流变性。室内实验研究了HY-1加量、分子量对MMH钻井液滤失量、流变性的影响,HY-1对泥饼质量的影响。结果表明,HY-1适于与MMH钻井液配伍,分子量应适当,太大和太小都不利于保持钻井液的独特流变性。     

降滤失剂作用机理研究——对滤液粘度和滤饼渗透率的影响

测定了加入各种降滤失剂的不同钻井液体系的滤液粘度,并对静滤失量与滤液粘度平方根倒数的关系及滤饼形成之后静滤失量与其倒数的关系进行了作图分析。认为淀粉类、NH_4—HPAN和SMP—1主要是通过形成优质滤饼、降低其渗透系数实现降滤失功能,而CMC类则是通过大幅度提高滤液粘度及使滤饼脱水、变得更加薄且致密来实现降滤失功能。     

新型高温抗盐降滤失剂RSTF的研究

深井钻井要求钻井液具有抗高温、抗可溶性盐污染的能力。研制了高温抗盐降滤失剂RSTF,该剂是由两种以上的聚合物单体与腐殖酸接枝共聚制成。对RSTF在不同钻井液体系中的HTHP降滤失性能,抗盐、石膏、水泥污染性能及与其它处理剂的配伍性进行了评价。RSTF能显著降低水基钻井液在各种条件下的HTHP滤失量,具有较强的抗盐、钙污染能力,抗温达220℃。     

新型抗高温钻井液降滤失剂FLA的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等乙烯基单体为基本原料,合成出新型抗高温多元聚合物降滤失剂FLA。实验表明,FLA在3％钠膨润土基浆中的抗温能力达220℃,可抗盐至饱和,抗5％6CaCl_2,它在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国外同类产品。     

改性磺化酚醛树脂性能的室内评价

高聚物降滤失剂改性磺化酚醛树脂是由磺化酚醛树脂与腐殖酸在一定条件下磺化共聚制成。对改性磺化酚醛树脂在淡水、盐水钻井液中的抗盐性、抗温性及降滤失性进行了评价。改性磺化酚醛树脂的最优加量为5％,它与其它增粘剂配合使用,抗盐达15％。改性磺化酚醛树脂抗温达200℃,随温度升高降滤失能力增强,温度为150℃时改性磺化酚醛树脂的降滤失效果最佳,改性磺化酚醛树脂的降滤失性能优于SLSP,高温时其钻井液形成的滤饼薄而致密。     

多元共聚褐煤腐殖酸(FD-1)室内评价

用褐煤中提取的腐殖酸、苯酚、甲醛、亚硫酸钠和聚丙烯腈等为主要原料,合成多元聚合物FD-1。对FD-1在钻井液中的降滤失性、抗温、抗盐及抗钙性进行了评价。结果表明,聚合物FD-1具有较强的抗盐、钙污染能力和一定的抗温、降滤失性。FD-1合成简单,物源广,易于工业化生产。     

抗高温降滤失剂HUC研究与应用

针对大庆油田榆树林地区开发井所钻地层造浆严重,井壁易大段剥落、坍塌等问题,在易塌井段钻井液选用抗高温降滤失剂HUC进行处理。室内及现场试验证明,HUC具有良好的降滤失作用,能改善泥饼质量,减少井下复杂情况,而且与不同的钻井液体系配伍性好,解决了该地区的钻井难题。