钻井液降黏剂分子中离子基团对其降黏效果的研究

为深入研究聚合物降黏剂分子结构与性能的关系，文章以丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、N,N-二甲基丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵为单体，采用自由基聚合法，制备了聚合物DMAA、聚合物DMSS和聚合物DMAD三种降黏剂。研究了三者在淡水、盐水基浆中的降黏效果与耐温抗盐性能；采用流变性测试与电位测试相结合的方法，分析了降黏剂分子中羧基、磺酸基、季胺盐等离子基团在不同基浆中作用效果。结果表明，上述降黏剂均能有效降低钻井液基浆的黏切。具体来看，分子链中含有大量羧基的DMAA在淡水浆中的降黏作用优于DMSS和DMAD,其在淡水浆中180℃老化后的降黏率达86%,对表观黏度和动切力的降低率分别达69%和95%,且其降黏效果受高温老化(180℃)的影响较小，抗温性能优良；由于两性离子降黏剂DMAD的分子内存在离子键，具有更强的抗盐能力，所以其在盐水浆中的降黏效果最好，180℃老化后，DMAD对盐水浆的降黏率达69%,对表观黏度和动切力的降低率分别达67%和78%。     

两种2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸类抗高温钻井液降黏剂的合成与评价

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和苯乙烯(St)为单体,分别合成了AMPS/St/AA和AMPS/St/IA两种聚合物降黏剂。用淡水基浆和盐水基浆分别对降黏剂的加剂量与室温和高温老化后降黏性能进行了优化和评价。室内实验表明:在降黏剂加量0.5%的淡水基浆于260℃老化16h后,降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA的降黏率分别达到76.81%和59.54%,降切率达到72.26%和71.53%。与SF260相比,260℃高温下两剂的降黏效果较好,表观黏度、塑性黏度和动切力方面均较好,尤其AMPS/St/AA的降切率达到73.62%,但耐盐性较差;降黏剂St/AMPS/IA受盐污的影响较大。降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA具有较好的耐高温能力、降黏效果,优异的降切效果,一定的抗盐性能。     

抗220 ℃高温两性离子聚合物降黏剂的制备与性能

针对当前高温高密度水基钻井液流变性调控难题,基于分子结构优化设计和单体优选,制备了新型抗高温两性离子聚合物降黏剂 HP-THIN。通过正交实验与单因素实验相结合的方法,对 HP-THIN 的制备条件进行了优化。采用红外光谱仪、乌氏黏度计和热重分析仪等分别对HP-THIN 的分子结构、热稳定性以及相对分子质量进行表征和测定,研究了HP-THIN 在220 ℃超高温条件下对淡水浆、盐水浆、含钙浆和高密度复合盐水浆等不同类型钻井液基浆的降黏性能。在室温下,测试了HP-THIN 对基浆黏土颗粒吸附能力、Zeta 电位和粒径的影响,并与国内外同类产品（Polythin 和xy-27）进行了对比。结果表明,合成降黏剂HP-THIN 的反应温度为60 ℃,反应时间为 3 h,引发剂用量和链转移剂用量均为反应单体总量的 1%,单体总质量分数为 30%;单体AM、AA、AMPS、 PTM物质的量比为1.9∶7.5∶2.1∶1。该聚合物的分子结构中含有设计官能团,其黏均相对分子质量约为 8211,且具有较好的热稳定性。220 ℃老化后,HP-THIN 在最优加量（0.3%）下对淡水基浆、盐水基浆、含钙基浆和高密度复合盐水基浆的降黏率分别达86%、72%、73%和51%,HP-THIN 对不同类型钻井液基浆的高温降黏效果均优于国内外同类产品,相对于xy-27 和Polythin,降黏剂HP-THIN 对基浆黏土吸附能力强、Zeta 电位绝对值大、黏土颗粒尺寸小,可以更好地消除黏土颗粒间网状结构,降低钻井液黏度,具有良好的应用前景。     

两性离子聚合物降滤失剂PADMS的制备与室内性能评价

本文从抗高温抗盐钙钻井液降滤失剂性能要求出发,基于分子结构优化设计,以AM、AMPS、DMDAAC和NVP为反应单体进行四元共聚,合成了两性离子共聚物降滤失剂PADMS。通过FITR分析验证了分子结构设计的可行性,实验证明PADMS具有一定抗高温、抗盐钙降解能力,与黏土颗粒的吸附能力强于现有的磺化酚醛树脂类降滤失剂SMP-II和SMP-III。在淡水基浆中加入2.0% PADMS时,表观黏度和塑性黏度分别由加入前的10.5 mPa·s 和5.0 mPa·s增至35.0 mPa·s和28.0 mPa·s,API滤失量由28.0 mL降至6.0 mL;200℃老化16 h后的表观黏度和塑性黏度分别为17.5 mPa·s和15.0 mPa·s,API滤失量由48.6 mL降为15.6 mL。PADMS加量为2.0%时,复合盐水基浆表观黏度、塑性黏度从加入前的3.0 mPa·s、1.5 mPa·s分别增至的19.5 mPa·s 和15.0 mPa·s。在200℃下老化16 h后,复合盐水基浆黏度亦随PADMS加量的增加而增大,但上升趋势明显不及老化前的基浆。随PADMS加量的增大,API滤失量逐渐减小,当PADMS加量为2%时,老化前的API滤失量由加入前的88.0 mL降至8.2 mL;老化后API滤失量由168.0 mL降至54.6 mL,HTHP滤失量由全滤失降为86.4。     

油酸酰胺型油基钻井液降黏剂作用机理

在基浆中分别添加不同类型的黏土,模拟地层土对钻井液黏度的影响,添加不同浓度的沥青降滤失剂模拟沥青对钻井液黏度的影响。结果表明,在基浆中分别添加5%有机土、15.5%沥青降滤失剂后基浆塑性黏度增加100%,动切力至少增加370%。在污染后的基浆中添加1%油酸酰胺型降黏剂后,可使混入黏土的基浆塑性黏度降低10%,动切力降低80%以上;添加15.5%沥青的基浆动切力降低73%以上,说明油酸酰胺可拆散劣质固相形成的网架结构。在南缘天安X井现场油基钻井液老浆(密度为2.25 g/cm3)中添加1%油酸酰胺型降黏剂,其塑性黏度降低15%,而动切力可降低30%以上。油酸酰胺降黏剂在油基钻井液老浆中主要作用是拆散劣质固相形成的网架结构,降黏规律与基浆中含有过量黏土和沥青污染物相关。高温高压流变测试结果表明,在205 ℃下油酸酰胺型降黏剂仍能使现场油基钻井液老浆的塑性黏度降低4.76%、屈服值降低8.70%,拆散现场浆中过量的网架结构,有效地改善了现场浆的流变性。      

核桃青皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能

核桃青皮粉末相变温度为166.0℃。将其作为水基钻井液添加剂,粉末目数大于120目的降滤失作用略好。性能评价结果表明：核桃青皮质量分数由0增至1.0%,钻井液表观黏度（AV）和塑性黏度(PV)变化较小,滤失量(FL)由12.9降至7.7 mL,降滤失率达40.3%。随着老化温度的升高,核桃青皮处理水基钻井液黏度先升高后逐渐降低,核桃青皮在水基钻井液中的降滤失作用逐渐减弱,大于160℃后失去降滤失作用。核桃青皮水提取液对膨润土的水化膨胀有明显的抑制作用,钙基膨润土在0.3%、0.5%、1.0%核桃青皮水提取液中的膨胀率（1.5 h）分别为50.18%、46.10%、39.88%,低于4.0% KCl溶液的56.51%。核桃青皮加量为0.3%时,与改性淀粉的配伍效果好于聚丙烯酰胺,前者降黏降滤失,后者增黏降滤失。与杂多糖甙(KD-03)钻井液配伍效果良好,可使FL降低0.6~0.7 mL,能强化悬浮岩屑性能、滤失造壁性和润滑性。     

水基钻井液用锂皂石增黏剂的合成及性能研究

针对天然锂皂石矿物稀缺和钻井领域亟需抗高温水基钻井液增黏剂的现状,优选了微波辅助法合成锂皂石,利用粉末X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、粒径分析对合成锂皂石进行了表征,并研究了其作为水基钻井液增黏剂的效果。结果表明,利用微波辅助法合成了纯度较高的纳米级锂皂石,其粒径尺寸主要分布在18.17～58.77 nm,平均粒径仅为29.72 nm;随着锂皂石浓度从0.3%增加到1.5%,4%膨润土基浆的黏度、切力以及动塑比均显著增大,滤失量也逐渐降低,说明锂皂石还具有一定的降滤失效果,加入1.2%锂皂石,基浆黏度可提高2.64倍,且切力和动塑比保持适中;1.5%的锂皂石能抵抗至少2.5%的钙侵和15%的盐侵;随着老化温度从80℃增加到220℃,4%基浆+1.5%锂皂石的表观黏度先减小后增大,维持在20 mPa·s以上,动切力和动塑比同样先减小后增加,但是下降幅度较为明显;在200℃,常规的有机聚合物增黏剂均失效,而锂皂石增黏剂却仍能保持很好的增黏效果。因此,合成锂皂石是一种理想的抗高温型水基钻井液增黏剂,且具有良好的配伍性。      

钻井液降黏剂SSMA的本体聚合制备与性能

为探究本体聚合法合成的磺化苯乙烯-马来酸酐（SSMA）在水基钻井液中降黏性能的优劣,以苯乙烯（St）、马来酸酐（MA）为原料,分别采用本体聚合和溶液聚合制得苯乙烯-马来酸酐（SMA）,磺化后制得SSMA,并对不同方法制得的磺化苯乙烯-马来酸酐（SSMA）在钻井液中的降黏效果和抗温抗盐性能进行评价。结果表明,2种方法合成的SSMA都可有效地拆散钻井液中黏土颗粒形成的空间网状结构,但在盐水和高温条件下2者表现出不一样的降黏效果。①在淡水基浆中,2者均表现出好的降黏效果,当加量达到0.75%时,本体聚合制得的SSMA在淡水基浆中降黏率可达95.38%,溶液聚合制得的SSMA在基浆中的降黏率为85.54%。②在盐水基浆中,与溶液聚合制备的SSMA相比,本体聚合制备的SSMA的降黏作用更强,具有更好的抗盐性能,当加量达到1%时,其降黏率可达53.33%。③在高温老化实验中,本体聚合制得的SSMA在基浆中的降黏性能较溶液聚合制得的SSMA受高温影响较小,在老化温度为230℃时,仍可保持40%以上的降黏率,具有更好的抗温性能。④在高密度基浆中,本体聚合法制备的SSMA具有较高的降黏率,220℃老化后降黏率仍在60%以上,高于溶液聚合法制备的SSMA在高密度基浆中47.45%的降黏率。      

基于改性植物多酚的高温高密度环保型水基钻井液

为提高环保型水基钻井液的耐温性能和密度上限,通过对天然多酚类植物提取物进行接枝改性,分别研制了降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH,并利用红外光谱对2种合成产物进行了表征。室内性能评价结果表明,降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH均具有良好的抗高温性能,且EC₅₀分别达2.38×105 mg/L和4.49×105 mg/L,无生物毒性;EHT-FL加量为2.0%时,淡水基浆在200℃老化后的中压滤失量和高温高压滤失量分别为7.2 mL和23.6 mL;EHT-TH加量为1.0%时,高密度水基钻井液（ρ=2.0 g/cm3）在200℃老化后的表观黏度由106.5 mPa·s降低至66.5 mPa·s,高温增稠现象消失。在降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH的基础上,配伍其他环境友好型处理剂,研制出一套抗高温高密度（ρ=2.0 g/cm3）环保型水基钻井液体系。该体系具有合理的流变与滤失性能,抗温达210℃,抗盐侵25%,抗钙侵1%,抗劣质土侵10%,EC₅₀为4.19×104 mg/L,BOD₅/COD_Cr为29.23,重金属含量低于标准值,对环境友好,能满足深井复杂地层钻井的需求。      

合成锂皂石用作超高温水基钻井液增黏剂实验研究

针对现有聚合物增黏剂抗温能力不足的问题,无法满足超高温（耐240℃）水基钻井液使用要求,提出采用合成锂皂石作为水基钻井液超高温增黏剂。采用X射线粉晶衍射及热重分析对合成锂皂石进行了结构表征,对其増黏性能、抗温性及抗盐性能等进行了评价,并分析了合成锂皂石抗高温增黏机理。实验结果发现:合成锂皂石H-6具有优良的増黏性能和热稳定性,抗温能力可达240℃,而且抗高温増黏效果优于现有国内外高温增黏剂产品。在4%钠膨润土基浆中加入1% H-6,240℃高温老化16 h前后浆液的表观黏度均为16.5 mPa·s,而加有1%高温增黏剂HE300的钠土基浆经240℃老化16 h后其表观黏度降低率大于92%。研究结果表明,合成锂皂石与其它处理剂配伍性好,适合用作超高温增黏剂,在超高温水基钻井液中具有广阔的应用前景。      

用黏度图来评价有效黏度

本文介绍一种用黏度图来确定任一速度梯度下黏度的方法,所定黏度更接近井眼实际情况;同时介绍如何提高有效的环空黏度来增强井眼净化能力。     

聚酯生产过程中的黏度控制

特性黏度是聚酯产品的重要指标之一，特性黏度控制的稳定与否直接影响产品的质量，通过分析聚酯生产中影响特性黏度的因素，确定特性黏度的控制方法并阐述了几种常用控制方法的优缺点。针对聚酯生产中特性黏度测量滞后的特点，提出一种在CS—1000系统上实现的最优的控制方案并介绍了它在实践中的应用。     

风城超稠油O/W降黏体系评价研究

以风城超稠油为研究对象,采用自制活性大分子降黏剂制备了风城超稠油O/W降黏体系,以超稠油O/W降黏体系的初始表观黏度为主要评价手段,系统考察了降黏剂用量、含水量、初始搅拌转速对风城超稠油O/W降黏体系初始表观黏度的影响。室内实验结果表明:活性大分子降黏剂对风城超稠油具有良好的初始降黏效果,在活性大分子降黏剂用量0.1%～0.2%、油水质量比10∶3～10∶4、初始搅拌转速不小于400r/min条件下,得到的风城超稠油O/W降黏体系初始表观黏度小于600mPa.s,降黏效果显著。     

一种新型原油降黏剂的合成及降黏机理研究

为了降低原油黏度,提高其采收率,结合原油组分的特征,以苯乙烯、马来酸酐和壬基酚聚氧乙烯醚3种单体分两步合成了新型油溶性原油降黏剂SMN。考察SMN对胜利高黏度原油的降黏效果,发现该原油降黏率最高可以达到68.5%。通过机理探究推测SMN中的苯环、羧基和酯基等极性较大的基团可以通过氢键作用和π-π堆积进入到沥青质片层中,而分子中具有较大位阻的乙氧基能够阻止沥青质聚集,从而分散原油中的重组分,降低原油的黏度。     

钻井液剪切稀释能力的表示及其与相关参数的关系

提出了从相同的流速梯度出发和从相同的表观粘度出发两种条件下钻井液剪切稀释能力的表示方法，并从相同的表观粘度出发论证了钻井液的剪切稀释性与动切力、塑性粘度、流速梯度及动塑比的关系。结论表明，钻井液的剪切稀释能力与动切力、塑性粘度和流速梯度都有一定的关系，而与动塑比不存在必然的关系，用动塑比评判钻井液的剪切稀释能力是没有根据的。     

乙烯装置急冷油系统减粘剂的研究

简单介绍了乙烯装置急冷油系统的工艺流程及传统的急冷油减粘方法。通过对急冷油和急冷油系统结垢物组成的分析,探讨了急冷油粘度增长的原因。合成了适用于乙烯装置急冷油系统的新型减粘剂BI—01。考察结果表明,该减粘剂具有较好的减粘效果。     

粘度指数改进剂对内燃机油运动粘度的影响

考察了加入粘度指数改进剂对内燃机油运动粘度的影响，结果表明，在粘度指数改进剂添加量一定的情况下，油品粘度随基础油粘度变化的模型是一有截距的直线方程，而目前常用的描述粘度指数改进剂对油品粘度影响的Kraemer和Huggins方程，在粘度指数改进剂添加量一定时，所显示是一无截距的直线方程，与试验结果不完全一致，分析试验结果后，找到了更加适宜的粘度指数改进剂对油品运动粘度影响的模型，v=v0 ω（c1v0 c2ω）。新模型物理意义简单，直接，c1代表基础油粘度与粘度指数改进剂增粘能力的影响，c2代表粘度指数改进剂加量对粘度指数改进剂增粘能力的影响。回归分析结果表明，新模型较Kraemer和Huggins方程有更高的准确性。     

The Viscosity of Crude Oils in 1,4-Dioxan

Viscosities of crude oil solutions from 0.1 to 1.0% (v/v) have been studied in 1,4-Dioxan as a solvent at temperature ranging from 293 to 313 K. Huggins, Kraemer, Martin, and Schulz-Blaschke relations were used by viscosity data to evaluate intrinsic viscosities and viscometric constant values. Degree of viscosity reduction (DVR) was also calculated. The size of the isolated molecule was evaluated in terms of intrinsic viscosity and shows that interactions between solute and solvent decrease with the rise in temperature.     

橡胶沥青布氏旋转粘度与便携粘度相关性研究

主要就国内广泛使用的布氏粘度和便携粘度相关性及试验注意事项进行了试验研究,建议当橡胶沥青便携粘度大于1.5 Pa·s时,20转的旋转粘度值与手提粘度值更接近,所以建议采用20转的旋转粘度进行试验室橡胶沥青粘度检测,并用便携式粘度进行校正;加热橡胶沥青试样时建议采用烘箱加热的方式。     

大港减压渣油超临界萃取分馏窄馏分的黏度混合规律

 测定了不同温度下大港减渣及其超临界萃取分馏(SFEF)窄馏分的黏度，考察了不同SFEF窄馏分的黏度混合规则，讨论了SFEF窄馏分中混合萃余残渣对其黏度的影响。结果表明，随着SFEF窄馏分逐渐变重，其黏度逐渐增大，黏温性质变差。采用多元线性回归的方法，根据各SFEF窄馏分的密度和数均相对分子质量，对其黏度进行了关联，计算值与实测值平均相对误差为 16.56%；不同SFEF窄馏分混合，其黏度符合对数混合规则，计算值与实测值的平均相对误差分别为 13.42%（按质量分数加和）和14.77%（按体积分数加和）。萃余残渣对SFEF窄馏分黏度的影响很大，随着萃余残渣加入量的增加，体系的黏度增大，萃余残渣每递增1％时，体系黏度的平均增加值不断迅速增大，最高可达6444 mPa s。