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。     

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。     

分散聚合法制备聚丙烯酰胺降滤失剂的研究

以丙烯酰胺为单体,通过分散聚合法制备了一种聚丙烯酰胺微球降滤失剂,并与水溶液聚合法、反相乳液聚合法分别合成的聚丙烯酰胺降滤失剂进行了对比。通过优化引发剂加量等方法,合成了可溶解的聚丙烯酰胺微球降滤失剂FA-25。该方法合成过程无毒、环保,无需进行后处理。通过透射电镜分析、热重分析、粒径分析、凝胶色谱法分子量分析等手段,对FA-25进行了结构表征研究,结果表明FA-25为球形,尺寸在40～200 nm范围内,分子量可以达到104 928,初始热分解温度200 ℃。在膨润土浆中加入1% FA-25后能够将中压滤失量降至13.8 mL,优于水溶液合成的产品及反相乳液法制备的产品。此外,产品抗温性能良好,可以抵抗200 ℃的高温,具有良好的应用前景。      

超高温钻井液体系研究(Ⅱ)——聚合物降滤失剂的合成与性能评价

按照抗高温处理剂分子的设计思路,在原料选择和优化的基础上,采用丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-乙烯基甲基丙磺酸钠和N,N-二甲基丙烯酰胺,与丙烯酰胺、丙烯酸等单体共聚,通过优化合成条件及配方,合成了两种不同组成及不同相对分子质量的聚合物处理剂LP527和MP488,其中MP488作为降滤失剂,LP527用作解絮凝降滤失剂,对其性能进行了评价,并对产物进行了热分析.试验结果表明,两者热稳定性好,在淡水、盐水和饱和盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用,在膨润土含量高的钻井液中可以有效控制钻井液的高温稠化,与SMC和SMP等具有良好的配伍性,由LP527、MP488与SMC、SMP等组成的高密度钻井液体系高温稳定性好,不产生高温稠化现象,高温高压滤失量可以控制在15 mL以内.     

高温抗盐降滤失剂SHR的研究与应用

采用酰胺生物与不同来源褐煤接枝合成了降滤失剂ＳＨＲ。进行了室内评价和现场应用试验。结果表明,ＳＨＲ具有很好的抗温、抗盐及抗钙性能,在降滤失的同时还具有很好的防塌润滑及降粘改善流变性等多种功能。     

分子结构对复合离子聚合物降滤失剂性能的影响

研究了常温下复合离子聚合物降滤失剂三种功能基团的类型、比例及聚合物分子量大小与其降滤失效果、抑制性的关系。实验结果表明,合适的基团比例和分子量是复合离子聚合物具有良好降滤失效能的关键,当阳离子基团含量为 10％—15％、阴离子基团含量为 65％—70％、非离子基团含量为 15％—25％时,降滤失效果良好,复合离子降滤失剂同时也具有较强的抑制性,且分子量越高,阳离子基团含量越高,抑制性越强。分子量和基团比例适当的复合离子聚合物降滤失剂,解决了以往降滤失剂降滤失的同时增粘的问题。     

抗高温无机/有机复合纳米降滤失剂室内研究

针对现有合成聚合物或天然改性高分子降滤失剂易高温降解而失效的难题,采用细乳化聚合方法合成了一种以无机纳米SiO2粒子为联接基、以—C—C—键为分子主链的两亲嵌段聚合物复合纳米降滤失剂NFL-2。—C—C—键分子主链上的吸附基团为酰胺基（20%~30%）,主水化基团为磺酸基（40%~50%）,次水化基团为羧基（10%~15%）,疏水基团为苯乙烯基（0.5%~5.0%）。文中评价了NFL-2在钻井液中的降滤失性能,结果表明：NFL-2在钻井液中的黏度效应小,热稳定性好,抗盐抗钙能力强,用该降滤失剂处理的钻井液在220℃高温老化后其滤失量仍然较低。最后讨论了NFL-2的高温降滤失机理,认为主要是纳米SiO2的高温稳定作用和NFL-2的成膜阻水作用。     

高温无机/有机复合纳米降滤失剂NFL-1研究

采用细乳化法合成的降滤失剂NFL-1是一种以无机纳米二氧化硅粒子为联接基,以-C-C-键为分子主链的两亲嵌段聚合物无机/聚合物纳米复合材料。-C-C-键分子主链上吸附基团为酰胺基(20%～30%)、主水化基团为磺酸基(40%～50%),次水化基团为羧基(10%～15%)、疏水基团为苯乙烯基(0.5%～5%)。对其在钻井液中的降滤失性能进行了评价,结果表明,NFL-1在钻井液中的黏度效应小,热稳定性好,抗盐抗钙能力强,用该降滤失剂处理的钻井液最高在220℃高温老化后其滤失量仍然较低。讨论了NFL-1的主要高温降滤失机理是纳米SiO2的高温稳定作用和NFL-1成膜阻水作用。     

蒙脱土和高聚物纳米复合的研究进展

介绍了蒙脱土的结构特点和有机改性方法,探讨了蒙脱土与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、聚酰胺、聚 丙烯、聚苯乙烯等高聚物的纳米复合及其应用情况,指出蒙脱土和高聚物的纳米复合材料具有成本低、密度 低、高耐热性、高强度、高气体阻隔性等特点,因此应用前景十分广泛。     

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。     

纳米聚（二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯）降黏剂的合成及其降黏效果

采用乳液聚合及酯交换方法合成了纳米聚(二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯)油溶性降黏剂。采用傅里叶变换红外光谱和透射电子显微镜对其进行表征,并测定其对大庆稠油和胜利稠油的降黏效果。结果表明,该合成聚合物为粒径165 nm左右的纳米小球。在温度40℃、最佳加入量条件下,该降黏剂对大庆稠油的表观降黏率为72.92%,净降黏率为49.91%;对胜利稠油的表观降黏率为80.29%,净降黏率为48.54%,均优于市售乙烯-乙酸乙烯酯共聚物降黏剂。该降黏剂是一种降黏效果较好的通用型降黏剂。     

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%.     

降滤失剂SCUR复合体系抑制页岩分散的探讨

采用页岩分散性试验,人造岩心浸泡及针入度试验考察了ＳＣＵＲ复合体系对页岩分散的抑制能力,并对其泥浆主要参数、泥饼质量等进行了评价。结果表明,ＳＣＵＲ－ＳＡＳ（１：１）,ＳＣＵＲ－ＦＴ＿（３４２）（１：０．４）,ＳＣＵＲ－ＫＡＨＭ（１：０．６）组成的复合体系对页岩水化分散有较强的抑制作用。复合体系对流变性及降滤失无不良影响,泥饼致密光滑,渗透性小,具有良好的应用前景。     

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。     

水基钻井液降滤失剂HRS的制备与性能研究

淀粉与丙烯酰胺在硫酸铈铵/过硫酸钾氧化还原引发剂作用下反应得到淀粉丙烯酰胺接枝物,再添加一种抗氧剂复配制备了水基钻井液降滤失剂HRS,研究了HRS在盐水浆中不同温度下的滤失性能、抗钙、抗镁能力及产品的生物毒性和生物降解性。研究结果表明:产品在150℃使用环境中抗盐至饱和,抗Ca²⁺至2300 mg/L,抗Mg²⁺900 mg/L。此外,HRS低毒易降解。     

钻井液降滤失剂PAMS601的合成与性能

采用氧化－还原引发体系合成了２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）－丙烯酰胺ＡＭ）二元共聚物钻井液降滤失剂ＰＡＭＳ６０１,借助红外光谱和ＤＴＡ－ＴＧ研究了共聚物的结构和热稳定性,并对其泥浆性能进行了室内评价。结果表明,本文合成的ＰＡＭＳ６０１降滤失剂热稳定性好,降滤失能力和抗浊抗盐能力强。     

无机-有机聚合物钻井液处理剂Siop-C的合成与性能

以丙烯酰胺、丙烯酸和无机材料为原料,采用氧化-还原引发体系合成了一种耐温抗盐的无机-有机聚合物Siop-C,并对其钻井液性能进行了评价。结果表明,无机-有机聚合物Siop-C作为钻井液处理剂,其热稳定性好、降滤失能力和抗温抗盐能力强。     

抗高温聚合物降滤失剂PFL-L的研制与应用

为使抗高温钻井液具有良好的流变性及高温高压滤失量,防止高温稠化,采用氧化-还原引发聚合反应,合成了一种低相对分子质量的抗高温聚合物降滤失剂PFL-L,进行了红外光谱和热重分析;采用凝胶渗透法测定了产物相对分子质量,评价了高温高盐情况下聚合物降滤失性能及配伍性。评价结果表明,PFL-L热稳定性好,产物分子量具有多分散性,适用于超深井钻井液处理剂,高温高盐条件下在显著降低钻井液滤失量的同时,可很好地控制钻井液高温下的黏度,抗温220℃,抗NaCl可达36%。该降滤失剂在徐闻X-3井进行了现场应用,应用结果证明,由PFL-L等处理剂形成的超高温钻井液热稳定性好,确保了徐闻X-3井三开长裸眼井段的顺利钻进,完钻井深6 010 m,取得了良好的应用效果,满足了安全高效钻井需求。      

抗高温苯基阳离子淀粉降滤失剂的合成及性能

以环氧氯丙烷、苯基有机胺、羧甲基淀粉(CMS)钠盐等为原料,制备了一种油田钻井液用抗160℃高温的苯基阳离子(PC)淀粉(PCS)降滤失剂。采用FTIR和DTA-TG方法研究了PCS的结构特征和热稳定性。表征结果显示,CMS钠盐的结构上引入了PC,PCS的热分解温度为230℃。考察了PCS的制备条件对PCS降滤失性能的影响。实验结果表明,制备PCS较适宜的反应条件为:m(PC)∶m(CMS)=1∶4,80℃,5 h。利用高温滚子加热炉和常温中压滤失仪等钻井液专用仪器研究了PCS的钻井液性能。在160℃高温滚动16 h后,PCS的常温中压滤失量未增大,仅为8.4 mL。研究结果表明,合成的PCS在160℃高温下具有良好的耐热稳定性,适用于井底温度低于160℃的深井钻探。     

羧甲基纤维素钠及丙烯酰胺二元共聚物的制备及性能

在水相中采用自由基聚合的方法,合成了羧甲基纤维素钠（CMCNa）与丙烯酰胺（AM）的接枝共聚物。采用FTIR对产物结构进行了表征。同时采用流变仪对接枝共聚物水溶液在不同温度及离子强度下的流变行为进行了系统研究。结果表明,羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺发生了接枝共聚反应;接枝共聚物具有较好的耐温、抗盐性。此外,对接枝共聚物的Fe3＋、Cr3＋、Zr4＋等金属离子交联冻胶的流变研究表明,该接枝共聚物可形成性能优良的冻胶,这种冻胶在堵水、压裂和调剖等采油工艺中有着重要的作用。