抗温环保纳米纤维素降滤失剂的研制及特性

纤维素等天然高分子改性材料已大规模应用于钻井液中,但常规改性方法对其抗温性能进一步提升空间有限,抗温普遍低于150℃。借鉴纳米纤维素尺寸小、比表面积大、刚度强、表面活性强等优异特性,采用硫酸水解精制棉的方法制备了一种纳米纤维素晶体,进而采用氯乙酸对纳米纤维素表面功能化改性,制备了一种纳米纤维素降滤失剂CNCFL-1。采用取代度测试、红外光谱分析、透射电镜扫描对产物进行了表征。通过粒度及Zeta电位、流变性、抗温降滤失性、环保性测试,评价了其综合性能,探讨了其作用机理。结果表明,CNCFL-1表面富含羟基、羧基、磺酸基等极性集团,取代度高1.25,pH值在3～13内,Zeta电位绝对值均大于30 mV,分散稳定性好,粒径在50～80 nm左右,EC₅₀值为31 600 mg/L,无毒,环保性能好。CNCFL-1可通过吸附、增黏、微纳米致密封堵等作用发挥优异的抗高温降滤失性能,加量仅为1%时,即能使4%盐水基浆160℃热滚16 h后的滤失量降低66.92%,性能优于聚阴离子纤维素PAC-LV和羧甲基纤维素钠CMC-LV。     

一种多功能钻井液处理剂的研制与评价

分析了腐植酸的结构性质及作为钻井液降滤失剂的缺点，对腐植酸进行了接枝共聚改性，以提高产品的分子量，同时引入了一些具有抗温、抗盐能力的基团。对影响产品性能的各种工艺参数进行了研究。改性后的腐植酸产品具有增黏、降滤失、抑制性等功能，实现了钻井液处理剂的一剂多功能，产品同时还具有较强的抗高温能力。该产品的聚合工艺反应时间短、操作简单易行、反应放热大，溶剂在反应过程中就被蒸发，减少了除去溶剂所需要的成本，具有推广应用价值。     

高粘聚阴离子纤维素的研制和性质研究

本文以优质棉纤维为原料,以异丙醇和水混合溶剂为介质,用溶剂法合成了高粘型聚阴离子纤维素 PAC～1,其 IR 谱与 ANTISOL FL30000相同,其取代度、特性粘度、表观状态和水溶性与 FL30000接近,其它性能如水溶性受外加盐的影响,溶液流变性和处理泥浆的性能等基本相似,而对泥浆的降失水效果,则从本实验结果看,PAC-1还略优于 FL30000。     

降粘降失水处理剂PX-2的研制与评价

新型处理剂PX-2是以聚丙烯腈为原料,经过高温、高压水解后,在60~70℃下加入改性剂并经阳离子化而合成的聚合物。分子量及吸附量的测定表明,PX-2分子量降低,在安丘土上的吸附量明显提高。钻井液性能的评价表明,PX-2在降低钻井液粘度与切力的同时还降低失水量。抗温性能、泥页岩回收率优于NH4一HPAN。     

含阳离子基团的钻井液处理剂研究进展

介绍了国内含阳离子基团的钻井液处理剂的研究进展,指出了含阳离子基团的钻井液处理剂的发展方向。     

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。     

干法合成钻井液用低粘羧甲基纤维素

以废纸浆为原料,采用干法合成钻井液用低粘羧甲基纤维素(LV-CMC)。通过控制反应过程中 NaOH、H_2O、ClCH_2COOH 的加量以及碱化时间对 LV-CMC 性能的影响,并采用红外光谱对将所合成的 CMC-LV 进行了结构分析,且所配溶液的粘度和失水情况也符合钻井液对 CMC-LV 的要求。所确定的最佳工艺参数为:NaOH 的用量为 0.7 g;ClCH_2COOH 的用量为 0.55 g;水的用量为 2 mL;碱化时间为 1 h。这样既能降低生产成本,又能使废纸得到充分利用。     

精制棉制备聚阴离子纤维素工艺研究

采用精制棉经过碱化、醚化得到高取代度且取代基均匀分布的聚阴离子纤维素产品。对制备工艺中的影响因素进行了分析讨论。     

环保水基钻井液处理剂研究进展

研发环保型水基钻井液体系的关键在于可生物降解的、无生物毒性的环保水基钻井液处理剂。介绍了流型调节剂、降滤失剂、抑制剂和润滑剂四类环保水基钻井液处理剂的研究与应用情况,分析了环保处理剂存在的问题和发展趋势。     

黄原胶接枝共聚物降滤失剂应用性能评价

黄原胶（XG）具有优良的耐盐性和增稠降滤失性能，但耐温性较差。对XG分子结构的分析认为，可利用XG链上的活泼基团接枝丙烯酰胺等乙烯基单体，增强其耐温性能，用作耐温抗盐钻井液处理剂。对比了合成的黄原胶丙烯酰胺等接枝共聚物（XGG）降滤失剂与XG在淡水、4％盐水和饱和盐水钻井液中的增粘降滤失性能和抗温性能，并通过岩心膨胀试验对比了XGG、XG和KCl对页岩的抑制性能。试验结果表明，在淡水钻井液中XGG具有极强的增粘效果和降滤失能力，远远超过XG1随着钻井液矿化度的提高，XGG的性能有一定下降，但XGG在各种钻井液中均具有比XG更好的高温增稠和控制失水的能力；XG已具有优良的抑制性，XGG的抑制性得到进一步提高。     

两性离子聚合物降滤失剂PMADA的制备

以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、马采酐(MA)、丙烯酰胺(AM)为单体,氧化还原体系为引发剂,利用水溶液聚合法合成了两性离子聚合物降滤失剂PMADA.用单因素法考察了反应温度、引发剂质量分数、单体摩尔比及单体总质量分数对产品降滤失性能的影响,并采用红外光谱法表征了产品的分子结构,确定了最佳反应条件:反应温度60℃,引发剂质量分数0.2%,n(AM):n(AMPs):n(DMDAAC):n(MA)=10:2:1:3,单体总质量分数25%.     

钻井液用耐高温降滤失剂FRT -2的合成及性能研究

由丙烯腈(AN)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N,N'-二甲基丙烯酰胺(DMAM)聚合制备了水基钻井液用耐高温聚合物降滤失剂FRT -2,分别在评价土基浆、淡水基浆、盐水基浆、海水基浆和聚磺钻井液中评价了其性能.结果表明,加入1％ FRT-2后,淡水基浆、盐水基浆、海水基浆的高温高压(HTHP)滤失量明显下降;在海上油田使用的聚磺钻井液中加入1％ FRT-2,HTHP滤失量(205℃,3.45 MPa)可控制在35 mL左右,表现出较好的耐温性能和降滤失性能.     

一种耐高温交联淀粉钻井液降滤失剂的制备与评价

针对常规钻井液降滤失剂耐高温性能不足的缺点,以玉米淀粉为原料,以三偏磷酸钠为交联剂,采用交联反应的方法,合成了一种耐高温的交联淀粉钻井液降滤失剂,并采用六速旋转黏度计、泥浆失水测定仪等设备评价其性能。实验结果表明：采用三偏磷酸钠为交联剂制备的交联淀粉具有良好的耐温性能,当钻井液中交联淀粉质量分数为1.5%时,在160℃的条件下仍具有较好的降滤失性能,API滤失量为11.0 mL,黏度为33.5 mPa·s,与羧甲基淀粉降滤失剂相比,该降滤失剂抗高温效果明显,且不增黏。在西南油田元坝区块某评价井应用结果表明,在150℃条件下有效降低了钻井液的滤失量,同时控制了钻井液黏度,提高了钻井液整体耐温性能,现场应用效果良好。该研究成果对交联淀粉钻井液降滤失剂的制备具有一定的参考价值。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂

采用有机胺对腐植酸进行改性,用做油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了在油基钻井液中的性能。改性腐植酸降滤失剂最佳合成条件为:腐植酸与有机胺 H60B 摩尔比15:6,反应温度190℃,反应时间8～9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

SAM－AM－AA三元共聚物的合成与性能

利用室内合成的磺甲基丙烯酸胺（ＳＡＭ）与丙烯酰胺（ＡＭ）、丙烯酸（ＡＡ）共聚制得一种阴离子型多元共聚物,讨论了合成条件对合成共聚物处理泥浆性能的影响。结果表明,合成共聚物作为泥浆处理剂具有明显的降滤失作用和较强的抗温抗盐能力。     

AM/AMPS/木质素磺酸接枝共聚物降滤失剂的合成与性能

采用木质素磺酸钙（SL）与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）接枝共聚合成了一种木质素接枝共聚物,并对其在钻井液中的降滤失性能进行了室内初步评价.结果表明,在AMPS摩尔分数为20%（以AM和AMPS计）、木质素磺酸钙（SL）用量50%～60%（以AM与AMPS和木质素磺酸钙总质量计）条件下合成的共聚物用作泥浆降滤失剂,其在淡水泥浆、饱和盐水泥浆和复合盐水泥浆中均具有较好的降滤失作用和较好的耐温抗钙污染能力.     

耐高温钻井液降滤失剂的研究

以苯酚、对氨基苯磺酸、甲醛为原料,合成了与磺甲基酚醛树脂（SMP）具有相似分子结构的降滤失剂对氨基苯磺酸盐酚醛树脂。通过单因素实验确定了合成降滤失剂的最佳工艺条件：单体总含量（质量分数）35％,n（对氨基苯磺酸）：n（苯酚）=1：1．5,n（对氨基苯磺酸＋苯酚）：n（甲醛）=1：1．25,反应体系pH值9-10,反应温度90℃,反应时间4．5h。合成的降滤失剂在淡水泥浆中的适宜加量为5％。用该降滤失剂配制的钻井液具有良好的降滤失效果,耐温能力可达180℃。     

乳液降滤失剂的制备及其在压裂液体系中的应用

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和烯丙基聚乙二醇(APEG)为原料,制得多元共聚乳液GY-9。将GY-9与腐植酸混合得到降滤失剂GJH-1,考察了单体配比、腐植酸与GY-9配比、GJH-1用量、温度等对其降滤失性能的影响;研究了其对页岩的抑制性及其对防膨率的影响。实验结果表明,制备GY-9的最佳m(AM)∶m(AA)∶m(AMPS)∶m(APEG)=2∶1∶1.5∶3;当m(腐植酸)∶m(GY-9)=13∶7时,GJH-1的降滤失效果最好。在淡水基浆中添加1.0%(w,基于体系质量)GJH-1时,静滤失量、高温高压滤失量分别达到4.5 m L和6.7 m L,具有良好的降滤失性能;GJH-1对页岩膨胀有抑制作用,当GJH-1用量为1.0%(w)时,防膨率达87.7%;将GJH-1添加到压裂液体系中,可有效提高压裂液体系的耐温、耐盐性能,对破胶性能基本无影响。     

钻井液用降粘降滤失剂MGBM-1的研制

以木质素磺酸盐为主要原料，通过甲醛缩合反应，烯类单体接枝共聚合反应，金属离子络合反应及磺化剂磺化反应等一系列化学改性处理工艺，合成了兼具降粘，降滤失作用的新型钻井液处理剂MGBM－1，室内性能评价结果表明，MGBM－1具有明显的降粘和降滤失效果，在其加量为0．5％时，表面粘度下降50％，滤失量下降51％，动切力下降80％，静切力下降幅度更大；抗盐能力优于FCLS，具有较好的热稳定性，岩心滚动回收率高于FCLS。并从分子作用基团角度对MGBM－1的作用机理进行了探讨。