聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)/蒙脱土纳米复合材料的合成及其降滤失性能研究

采用可逆加成一断裂链转移（RAFT）聚合法合成出了两亲性聚（苯乙烯-b-丙烯酰胺）/蒙脱土剥离型纳米复合材料（P（St-b-Am）／O-MMT）。对该纳米复合材料分别进行了IR分析、XRD分析和TEM分析。同时对其进行了降滤失性能研究，结果表明：聚（苯乙烯-b-丙烯酰胺）／蒙脱土纳米复合材料热稳定性好，降滤失效果显著；在高温下具有很好的抗盐、抗钙污染能力，呈现出更好的降滤失效果，是一种性能优良的抗高温降滤失剂。     

降滤失剂P(St-b-Am)/O-MMT的合成及性能研究

P(st-b-Am)/O-MMT 是一种蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性嵌段聚合物P(St-b-Am)基体中的纳米复合材料.以二硫代酯为链转移剂,偶氮二异丁腈为引发剂,在有机蒙脱土存在下,采用可逆加成一断裂链转移(RAFT)聚合法成功合成了P(St-b-Am)/O-MMT纳米复合材料,并进行了其结构表征.从钻井液添加剂的角度评价了P(St-b-Am)/O-MMT的性能,结果表明该材料热稳定性好,降滤失效果显著,具有良好的抑制性能,是一种性能优良的抗高温降滤失剂.     

纳米-膜结构新型水基钻井液技术研究

从纳米技术与钻井液技术相结合的角度出发,通过在水基钻井液中添加纳米复合型抗高温降滤失剂NC（两亲性嵌段聚合物／蒙脱土纳米复合材料）,优化设计出了具有优良降滤失性能及高膜效率的纳米-膜结构新型水基钻井液。性能评价和膜效率测试结果表明,优选出的NC加量为1％的纳米-膜结构新型水基钻井液在220℃高温下具有优良的降滤失性和抑制性能,能抗2％NaCl或0．5％CaCl2的污染,模效率为78．2％。借助SEM从微观角度探讨了纳米复合型抗高温降滤失剂的作用机理。     

超高温低黏聚合物降滤失剂的研制及作用机理

针对深井、超深井中钻井液降滤失剂存在抗温、抗盐能力不足,对钻井液流变性影响大等难题。以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAm）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为共聚单体,2,2-偶氮二（2-甲基丙基咪）二盐酸盐（AIBA）为链引发剂,通过使用链转移剂,制备了一种抗温达230℃,抗盐达20%的低分子量聚合物降滤失剂PANAD。采用正交实验法优化得到了降滤失剂的最优合成条件:单体物质的量之比DMAm:AMPS:DMDAAC:NVP=7:2:2.5:1,反应温度为65℃,引发剂加量为0.7%;利用一点法测得降滤失剂的特性黏数为58 mL/g。采用傅立叶红外光谱（FT-IR）和热重分析表征了其分子结构和热稳定性,结果表明,PANAD分子链热裂解温度高于314℃,具有良好热稳定性能。降滤失剂在水基钻井液中的滤失性能评价结果表明,PANAD抗温达230℃、降滤失性能优良,在加量为1%时,老化后淡水浆、20%盐水浆的中压滤失量分别为8.9、22.5 mL,淡水浆在180℃下高压滤失量为35.6 mL,优于国外同类产品Driscal D;在230℃老化前后,降滤失剂对钻井液流变性影响小,高温稳定性优良。最后,通过Zeta电位、吸附试验和SEM等测试分析了PANAD的降滤失机理。      

爆聚法合成抗高温抗盐水基降滤失剂及性能评价

为了克服水相聚合法产物含量低、烘干过程分子量易增大和高能耗等问题,通过爆聚法利用单体苯乙烯磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分别与丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵合成制备了抗高温抗盐降滤失剂WS-1和WS-2。借助红外光谱（FT-IR）和热重分析（TGA）,表征了降滤失剂的分子结构和热稳定性,并且进行了降滤失剂在高温高盐水基钻井液中的流变性和高温高压滤失性能的影响实验。结果表明,具有刚性苯乙烯磺酸钠分子链段的降滤失剂WS-2具有良好的高温稳定性,热分解温度为310℃,降滤失剂WS-2在220℃饱和盐水基钻井液中高温高压滤失量为7.6 mL;具有大分子支链2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸链段的降滤失剂WS-1热分解温度为270℃,200℃饱和盐水基钻井液中高温高压滤失量为1.6 mL;利用爆聚法合成的降滤失剂WS-1和WS-2均具有良好的抗温抗盐性能。      

高温抗盐降滤失剂SPX树脂

深井和超深井越来越多,对钻井液抗温抗污染能力的要求也越来越高,这样就需要抗高温抗污染的降滤失剂,根据降滤失剂在使用过程中存在的高温增粘和遇到金属离子污染增粘的问题,从研究降滤失剂的分子结构出发,通过苯氧（基）乙酸与苯酚,甲醛发生缩聚反应同时磺化,合成出磺化苯酚／苯氧（基）乙酸／甲醛树脂（简称SPX树脂）,室内实验以在180℃下老化16h后的8％二级钠膨胀土钻井液为研究对象,评价了SPX树脂的抗盐性,抗温性,复配性能,高温高压滤失性能及其对表观粘度的影响等,结果表明,SPX树脂单独使用就具有抗饱和盐,抗高温,非增粘降滤失的作用,而且降滤失效果良好,与SMC和SMK有良好的复配效果,SPX树脂已成功地在中国原油田得到应用。     

抗高温抗盐阳离子降滤失剂CHSP-Ⅰ的合成及其应用

本文介绍了抗高温抗盐阳离子降滤失剂CHSP-Ⅰ的合成方法，评价了CHSP-Ⅰ的抑制性能、抗高温抗盐降滤失性能，简介了CHSP-Ⅰ在塔里木、南海、渤海等油田应用的实例。该降滤失剂能耐200℃以上高温，抗钙能力强，可抗盐至饱和，具有良好的抑制性能和降滤失作用，与其它处理剂配伍性良好，适用于各种水基钻井液体系。     

抗高温抗盐阳离子降滤失剂CHSP—I的合成及其应用

本文介绍了抗高温抗盐阳离子降滤失剂ＣＨＳＰ－Ｉ的合成方法，评价了ＣＨＳＰ－Ｉ的抑制性能、抗高温抗盐降滤失性能，简介了ＣＨＳＰ－Ｉ在塔里木、南海、渤海等油田应用的实例。该降滤失剂能耐２００℃以上高温，抗钙能力强，可抗盐至饱和，具有良好的抑制性能和降滤失作用，与其它处理剂配伍性良好，适用于各种水基钻井液体系。     

抗高温抑制性有机硅降滤失剂的合成与评价

为了解决高温深井井壁失稳问题,以AM、SSS、DMC、A171为聚合单体合成了抗高温抑制性有机硅降滤失剂.含有2％有机硅降滤失剂的钻井液在180℃下热滚后,其FLAPI仅为7.8 mL,降滤失剂分子中含有刚性基团(苯环)、功能基团(水化基团、吸附基团)使其具有良好的抗高温性能以及降滤失性能.页岩在含有1％有机硅降滤失剂...     

抗240℃超高温水基钻井液室内研究

针对中国大陆科学钻探松科2井深部高温层段钻井作业需要,通过研制出高温稳定剂MG-H2,引入抗高温抗盐的凹凸棒土,优选抗高温降滤失剂,设计出一套以钠膨润土和凹凸棒土为黏土相的低固相抗240℃超高温的水基钻井液配方。MG-H2是采用反相乳液聚合方式研制出的一种油包水型高温稳定剂,其具有球状高分子柔性搭接、增强悬浮稳定性作用和半刚性微粒黏度特性,能实现对钻井液黏度、润滑、滤失性能的综合控制。优选出的3种降滤失剂及其加量配比为3%Lockseal+1%硅氟降滤失剂+1.5%Soltex。综合性能评价结果表明,该抗高温钻井液经过240℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要,能抗10%膨润土、5%Na Cl和1%Ca Cl2的污染。为松科2井下阶段抗260℃超高温钻井液的研制奠定了良好基础。     

聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)/有机蒙脱土纳米复合材料的合成及表征

 采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成两亲性聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)(P(St-b-Am))的过程中，为改善嵌段聚合物的热稳定性能，添加有机蒙脱土(O-MMT)，成功制备了两亲性纳米复合材料P(St-b-Am)/O-MMT。通过GPC、IR、XRD、TEM、TG测试表明，采用RAFT法能有效控制PSt/O-MMT大分子链转移剂中聚苯乙烯(PSt)的相对分子质量及其分布，其聚合分散度PDI<1.3；由于蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性聚合物基体中形成了纳米复合材料，从而有效提高了P(St-b-Am)/O-MMT的热稳定性能。     

抗高温泡沫排水用起泡剂的研究与性能评价

以分子结构上含有磺酸基团、主链碳链较长的甜菜碱为主要成分,复配少量具有协同作用的直链烷烃磺酸盐,研制出了一种抗高温起泡剂。该起泡剂能显著降低地层水的表(界)面张力,具有良好的表面活性,利于泡沫产生,且起泡能力、泡沫稳定性以及携液能力均较好,在150℃下具有良好的热稳定性,表现出了较强的抗高温能力。采用高温气井泡沫排水室内模拟实验装置,较真实地模拟了高温气井的泡沫排水过程,评价了该起泡剂在150℃下的泡沫动态性能。模拟实验结果表明:该起泡剂在150℃下仍具有良好的泡沫携液能力。     

蒙脱土-有机硅复合改性硅烷化聚氨酯密封胶

采用2,4-甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、蒙脱土、有机硅(α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷)和硅烷偶联剂为原料,制备了有机蒙脱土/聚醚多元醇复合物(OMMT/330N)-有机硅复合改性的硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶。通过广角X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱手段表征了蒙脱土在复合材料中的分散情况,表征结果显示,有机蒙脱土以平均层间距不小于4.12nm的宽分布分散在SPU基体中。同时对密封胶的力学性能进行测试,测试结果表明,经OMMT/330N-有机硅复合改性的SPU密封胶具有性能互补效果,当添加质量分数为5%(基于330N)的OMMT和8%的有机硅时,复合改性的SPU密封胶的拉伸强度和断裂伸长率比纯SPU密封胶提高了65.8%和71.6%。     

水性聚氨酯/硅烷蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

用硅烷偶联剂修饰蒙脱土,制备了水性聚氨酯/硅烷蒙脱土纳米复合材料。傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和透射电镜表征结果表明,硅烷偶联剂对蒙脱土的表面进行了有效的修饰,合成水性聚氨酯的各单体在蒙脱土层间聚合,使片层间距达到了5.19nm。热重分析和力学测试表明,水性聚氨酯/硅烷蒙脱土纳米复合材料比纯水性聚氨酯具有更优异的热性能,当硅烷蒙脱土的质量分数为2%时,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了56.4%和40.0%。     

高吸水性树脂的耐盐性与凝胶强度改善的研究

采用丙烯酰氯对蒙脱土进行化学改性,然后以丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠和改性蒙脱土为原料,聚乙二醇双丙烯酸酯为交联剂,制备了耐盐性和凝胶强度显著改善的新型高吸水性树脂。通过红外光谱和X射线衍射分析了改性蒙脱土。考察了在盐水中吸水树脂的吸水速率、原料组成、NaCl浓度、温度和贮藏时间等因素对吸水性能的影响,以及压缩膜量与原料组成间的关系。     

纳米塑料复合啤酒瓶的初步研制

研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)／蒙脱土(MMT)纳米复合材料的合成工艺,讨论了MMT对PET聚合工艺及切片的形变和相变温度以及气体阻隔性能的影响。结果表明:PET／MMT纳米复合材料的合成工艺与普通聚酯切片的合成工艺相近,含MMT 3.0％的纳米啤酒瓶可耐95℃高温,对O2、CO2气体的阻隔性比普通聚酯瓶提高2~3倍。     

RAFT聚合制备嵌段聚合物结构对降滤失剂性能的影响

为了探究聚合物结构对降滤失剂性能的影响,选用AMPS作为阴离子组分、离子液体1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐（VeiBr）作为阳离子组分及AM作为中性组分,采用可逆加成断裂链转移自由基（RAFT）聚合法合成了一系列组成相同而结构不同的两性离子降滤失剂。通过调节单体加入顺序合成了3种结构精确、键接顺序不同、分子量分布窄且可控的聚合物结构,即无规共聚物、部分嵌段共聚物和完全嵌段共聚物,并评价了其流变性能、降滤失性能。结果显示在其他条件相同的条件下,无规分布聚合物的降滤失效果最好,而嵌段聚合物可用于制备高动塑比的流型调节剂。通过改变链转移剂加量,精确调节聚合物分子量,进一步分析了同一聚合物结构下不同分子量对其性能的影响。结果表明分子量越大,聚合物整体呈现黏度增大、降滤失性能得到改善的趋势。因此,无规序列结构的嵌段聚合物在钻井液降滤失剂中性能较好,同时分子量越大的聚合物更加具有优势,该研究为从结构出发研发高效降滤失剂提供了理论基础。     

含油污泥调剖剂SW-1的研制与性能评价

针对胜坨油田含油污水处理中产生的含油污泥如何处置和环境污染问题,对原油回收站废弃含油污泥及联合站罐底含油污泥组分进行了分析,以含油污泥为主剂,pH值调节剂、分散剂、悬浮剂、助剂和钠土为辅剂,研制出了一种新型含油污泥调剖剂SW-1。根据正交试验,确定了调剖剂SW-1的最佳配方：w（分散剂）=3．0％,w（pH值调节剂）=0．4％,w（助剂）=0．4％,w（悬浮剂）=0．6％,w（钠土）=3．0％。对调剖剂SW-1的性能进行了评价,结果表明,该调剖剂具有较好的稳定性、封堵性和耐冲刷性。     

缓速交联超高温合成聚合物压裂液稠化剂研究

针对水基压裂液体系中植物胶稠化剂及其衍生物存在残渣含量高、耐温差和易腐败变质等问题,基于水溶性高分子自由基合成理论,经室内高分子合成实验,研究了各种合成条件（引发剂浓度、聚合温度、反应pH值、聚合浓度、链转移剂含量、水解度）对稠化剂性能的影响规律。以丙烯酰胺(AM)、功能性单体（SP）、耐温单体（AMPS）作为共聚单体,采用控制变量法,通过合成条件优化,形成了一套性能优异的合成聚合物稠化剂基础配方,聚合浓度25%,单体配比（AMPS∶SP∶AM)30%∶25%∶45%,聚合温度20℃,引发剂浓度0.3%,聚合反应pH值为7,甲酸钠质量分数为0.2%,反应时间4 h。该稠化剂具备耐温、速溶、水不溶物含量低、增稠能力强,且与有机锆交联剂交联性能好,满足200℃地层的应用需要。     

AM/AA/SMA疏水缔合压裂液稠化剂的研究

疏水缔合聚合物具有独特的流变性、抗温和抗剪切性能,使其可以应用在油气开采领域。以甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）为疏水单体,以AM、AA为水溶性单体,采用胶束聚合法合成了疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）。实验确定了HAPAM的最佳合成条件,引发剂最佳用量为单体质量的0.3%,最佳pH值为6,最佳SMA用量为单体质量的0.4%,SDS的最佳用量为SMA质量的30%,链转移剂甲酸钠的最佳用量为2 mg/L。采用红外、荧光、紫外、旋转黏度计等仪器对产品进行分析,确定该HAPAM中存在疏水缔合基团,临界缔合浓度约为500 mg/L,产品具有较好的水溶性、增黏性和抗剪切性,其耐温性和抗盐性也较相同条件下合成的PAM有所改善。采用不同交联剂与该HAPAM进行交联反应,发现其与有机锆的交联性较好。分析认为该HAPAM存在作为压裂液稠化剂使用而进一步深入研究的重要意义。