耐高温抗盐淀粉接枝共聚物的制备及其评价

采用接枝聚合的方法将丙烯酰胺、KGM两性离子单体接枝到淀粉骨架中,得到改性淀粉降滤失剂,分析了其降滤失机理。通过正交实验确定了最佳合成条件：m(淀粉)∶m(丙烯酰胺)∶m(KGM两性单体)为3∶5∶2、引发剂加量为0.9%、反应温度为65℃。性能评价实验结果表明：该改性淀粉降滤失剂热裂解温度达280℃;在改性淀粉加量为2.0%时,200℃老化后的淡水基浆、饱和盐水基浆、2.5%氯化钙基浆、复合盐水基浆API滤失量分别为6.4、15.6、10.2、16.8 mL;在多种基浆体系中改性淀粉API滤失量和HTHP滤失量均低于Driscal降滤失剂;改性淀粉降滤失剂具有良好的抗盐抗钙效果,抗温达200℃。     

交联羧甲基淀粉降滤失剂的制备与性能评价

为获得耐温性能优良的淀粉降滤失剂,以玉米淀粉为原料、氯乙酸为羧甲基化试剂、环氧氯丙烷为交联剂,制得复合变性淀粉降滤失剂CCMS。通过红外光谱对CCMS的结构进行了表征,研究了CCMS的降滤失性能和耐温耐盐性。结果表明,CCMS的降滤失性能良好。随CCMS加量的增大,基浆的API滤失量降低;随基浆盐加量增大,基浆的API滤失量增加,当CCMS加量为1.5%时,淡水基浆、4%盐水基浆和饱和盐水基浆的API滤失量分别为6.8、7.8和8.6 mL。CCMS可抗160℃高温。在含40%CaCl_2的淡水基浆中,CCMS仍具有较好的降滤失作用,基浆的API滤失量为9.1 mL。CCMS能明显提高PLUS/KCl钻井液的抗温能力和高温高压降滤失性能,与国外同类产品的性能接近。     

四元共聚物钻井液降滤失剂JLS-1的合成与性能评价

通过对基团作用机理的分析,选用丙烯酰胺（AM）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、耐温抗盐单体（SUA）和酯（ZL）进行四元共聚合成出了新型钻井液降滤失剂JLS-1。经过对影响JLS-1性能的各因素进行实验研究,得到合成降滤失剂JLS-1的最佳条件。同时分别在淡水基浆和盐水基浆中对降滤失剂儿。S-1的性能进行了评价,实验结果表明,降滤失剂JLS-1在淡水基浆和复合盐水基浆中的API滤失量分别为6．2mL（加量为1．0％）和7．1mL（加量为2．5％）,并且具有较好的抗温能力,抗温达120℃;该降滤失剂还具有-定的防膨效果,防膨率可达73．8％。     

耐温抗盐改性淀粉钻井液降滤失剂的合成及性能研究

以淀粉和一种自制的同时带有磺酸基和季铵阳离子的烯烃单体为原料合成了一种耐温性能可达180℃的改性淀粉YS,并考察了其降滤失性能、抗盐及抗钙性能、耐温性能及抑制性能。研究结果表明:YS在淡水基浆、海水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆及含钙盐水基浆中均具有较好的降滤失效果;添加1.5%数2.5%的YS后,钻井液的滤失量均可显著降低并控制在10 m L之内;抗盐及抗钙性能均可达到饱和,且随含盐量的增加,降滤失效果和提黏切能力反而增强;与淡水基浆相比,加入2.0%YS后的基浆的表观黏度上升率可由300%降至73.3%;与清水相比,2.0%YS水溶液可将黏土块的线性膨胀率由51.5%降至10.2%,YS表现出较好的抑制黏土水化分散、膨胀的性能。图1表5参9     

钻井液用超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制与评价

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,基于分子结构优化设计、聚合单体优选,通过优化合成条件研制了抗高温(240℃)抗盐聚合物降滤失剂HTP-1。HTP-1的最优合成条件为:pH=7.0、单体配比DEAM∶AMPS∶NVP∶DMDACC=6∶3∶3∶1、引发剂0.1%、反应温度60℃、反应时间4 h。热重分析表明,HTP-1的热稳定性很强,发生热分解的初始温度达320℃以上。HTP-1的抗盐能力大于267 g/L,抗钙能力大于5 g/L,与国外抗温聚合物Driscal相当,优于国内钻井液用金属离子增黏降滤失剂PMHA-Ⅱ。HTP-1在淡水基浆、淡水加重基浆、饱和盐水基浆和复合盐水基浆中均具有优异的抗高温(240℃)降滤失作用,优于国外Driscal(抗240℃)和国内PMHA-Ⅱ(抗220℃)。分析了HTP-1的抗温、抗盐抗钙和降滤失作用机理。图6表5参5     

钻井液用两性聚合物降滤失剂SA

合成了一系列丙烯酰胺／二甲基二烯丙基氯化钠／丙烯磺酸钠三元共聚物，考察了此系列（ＳＡ系列）合成产物的抗盐抗钙性能、抑制性能、在淡水、盐水及高钙盐水基浆中的降滤失性能及所处理基浆的流变性能。研究结果表明，ＳＡ系列两性离子聚合物能抗盐抗钙，抑制性强，具有一定的降滤失性能，可用作钻井液降滤失剂     

抗高温抑制型钻井液降滤失剂的合成与评价

采用氧化还原引发体系,合成了丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯氰(AN)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)五元共聚物钻井液降滤失剂。通过单因素实验研究了共聚反应条件与其降滤失性能的关系。分别针对淡水、盐水、复合盐水、饱和盐水泥浆评价了共聚物的降滤失性能及其抗温性能,还针对此降滤失剂对于页岩的抑制性能研究。结果表明,1.0%的合成的五元共聚物降滤失剂可使淡水基浆中的滤失量达到7.2 mL/30 min,抗温性能良好,在淡水基浆中加入1.0%的降滤失剂180℃热滚老化16 h后的滤失量为10.6 mL/30 min。该五元共聚物的抑制性较好,1.0%的降滤失剂120℃热滚老化16 h后的页岩的一次回收率为79.4%,具有较强的抑制包被性。     

钻井液用两性聚合物降滤失剂SB

合成了一系列丙烯酰胺／二甲基二烯丙基氯化钠／丙烯磺酸钠／甲基丙烯酸四元共聚物，考察了此系列（ＳＢ系列）合成产物的抗盐抗钙性能、抑制性能、在淡水、盐水及高钙盐水基浆中的降滤失性能及所处理基浆的流变性能。与ＳＡ系列（三元）共聚物相比，ＳＢ系列两性离子聚合物能抗盐抗钙，抑制性和降滤失能力更强，对钻井液性能的影响程度不大，是优良的钻井液处理剂     

抗高温改性淀粉降滤失剂的制备与性能

针对改性淀粉降滤失剂抗温能力不足的问题,从提高分子刚性的角度出发,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）、2,5-二羟基苯磺酸钾（PDHBS）为单体,辣根过氧化物酶（HRP）为催化剂,采用酶促反应方法,合成出一种改性淀粉降滤失剂St-AANDP,基于相同反应条件合成未含苯环结构的对比改性淀粉降滤失剂St-AAND。对降滤失性能进行测试,结果表明,140℃下老化16.0 h后,加量为1.0%的St-AANDP钻井液的常温中压滤失量仅为5.2 mL,高温高压滤失量为26.2 mL ;当老化温度高于160℃时,St-AANDP钻井液的滤失量才出现明显增大,抗盐可达饱和,降滤失性能明显优于St-AAND钻井液。通过吸附量和泥饼微观形貌测试,揭示了可通过向分子主链中引入苯环提高分子刚性的方式来提高降滤失剂抗温能力的作用机理。     

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.     

强抗钙强抑制改性淀粉的合成及性能评价

以淀粉和自制新型烯类单体为原料合成了改性淀粉接枝共聚物,并对该改性淀粉接枝共聚物性能进行了评价。结果表明,该改性淀粉在不同基浆中加量为2.0%~3.0%时,均可将滤失量控制在10 m L之内;抗温达130℃;尤其是具有强抗盐抗钙性能,抗氯化钠、氯化钙均可至饱和,并且随含盐量的增加,降滤失效果和提黏切能力反而增强。表观黏度上升率实验和黏土块浸泡实验结果表明,由于高含量阳离子基团的引入,该改性淀粉具有较好的抑制黏土水化分散性能。     

控流管路中降滤失剂的合成与性能研究

针对高压喷射钻井时,传统阴离子降滤失剂不能克服水眼黏度的问题,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸钾（AA）为原料,在控流管路中共聚得到钻井液降滤失剂AMPS/AM/AA,确定AM与AMPS、AA与AMPS之间的最优投料比为7:6:1,总单体浓度为17%。考察了共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液和饱和盐水钻井液中的降滤失及流变性能。结果表明:在控流管路中合成的聚合物黏度低于同条件下釜式反应中合成的,解决了传统阴离子降滤失剂使水眼黏度过高的问题;AMPS/AM/AA能使高矿化度水基钻井液的滤失量降低94%,在淡水基浆、盐水基浆和饱和盐水基浆中,共聚物均表现出较强的降滤失性能和较弱的增黏性能;热稳定性分析及高温老化评价表明,AMPS/AM/AA可抗330℃的高温,满足现场对高温钻井液的要求。      

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成及性能评价

针对牛东区块钻探过程中使用的抗高温降滤失剂价格高、增加生产成本的问题,开发了高温性能稳定且成本相对低廉的钻井液用抗高温降滤失剂BZ-HTF。用单因素实验法优选出最优合成参数:单体浓度为30%,反应时间为4 h,反应温度为55℃,引发剂用量为0.10%,AM、AMPS和IA质量比为42∶40∶18,水解度为30%。BZ-HTF抗温达220℃,且性能稳定;在淡水、盐水、复合盐水和饱和盐水基浆中均具有较好的降滤失能力,且对钻井液黏度、切力影响不大;与国外产品Driscal D性能相当,但商品估价只有其四分之一,具有较好的发展前景。     

反相乳液聚合法制备改性淀粉降滤失剂及其性能

为克服水溶液自由基聚合制备改性淀粉降滤失剂存在的凝胶化问题,遵循钻井液抗高温处理剂的设计思路,采用反相乳液聚合法将淀粉与含有酰胺基/磺酸基/苯环的3种单体AM、AMPS、NVP进行接枝共聚,合成了一种新型高温抗盐抗钙降滤失剂ESt-g-NAA。首先,采用正交实验确定了反相乳液聚合的最优合成条件为:反应温度为60℃,单体物质的量比为n_NVP:n_AM:n_AMPS=1∶2∶3,亲水亲油平衡值为5。其次,对ESt-g-NAA在3%膨润土基浆中的抗高温、抗盐和抗钙降滤失效果进行了评价,结果显示:100～180℃老化16 h后,含3% ESt-g-NAA钻井液的滤失量可控制在7.6～15.2mL之间,且ESt-g-NAA钻井液的高温滤失量始终低于相同加量的水溶液聚合产物WSt-g-NAA。ESt-g-NAA显示了极强的抗盐和抗钙能力,在150℃老化16 h的饱和盐水钻井液中,滤失量仅为5 mL;含（0.5%～20%）CaCl₂的钻井液在150℃老化后滤失量控制在5.0～15.5 mL,170℃老化后可抗钙10%,但180℃老化后抗钙性能大大降低。最后,通过分析ESt-g-NAA对基浆中黏土粒度分布的影响,以及泥饼的显微观察,揭示了ESt-g-NAA的控制滤失机理。      

抗高温耐盐钙五元共聚物降滤失剂的合成与性能

针对深部地层钻井过程中遇到的高温、高矿化度等问题,以AM、AMPS、DMDAAC、DMAM、SAS为聚合单体,采用氧化-还原引发体系进行水溶液共聚,合成了一种五元共聚物降滤失剂。通过优化实验确定最佳合成条件,采用红外光谱和热重分析进行表征,并评价其在钻井液基浆中的性能。实验结果表明,合成的五元共聚物抗温达180℃、抗盐至饱和、抗钙达1.25%;五元共聚物加量为2%时,淡水、饱和盐水及含1.25% CaCl₂的基浆经180℃老化16 h后的滤失量分别为6.4、15.6和7.2 mL,均为加2% Driscal的不同基浆滤失量的50%左右。      

环保型水基钻井液在胜利油田的研究与应用

废弃钻井液一直是钻井工程的主要污染物之一,而研发环保型水基钻井液体系,从源头上控制废弃钻井液环境污染,已成为现阶段实现“绿色钻井、清洁生产”的重要途径。针对胜利油田环保型水基钻井液技术需求,自主研发了基于改性淀粉的抗高温环保降滤失剂HBFR,其在淡水、盐水中均具有良好的降滤失性能,抗温达150℃,形成了环保型水基钻井液系列配套处理剂,构建了综合性能良好的抗高温（150℃）环保型水基钻井液体系（SLHB）。评价结果表明,SLHB体系具有良好的流变、滤失、抑制页岩水化及抗污染性能,高温高压滤失量为10.2 mL,EC50值大于1×105 mg/L,BOD5/CODCr为16.2%,可达到国家污水排放二级标准。SLHB已在胜利油田现场应用10余口井,较好地满足了胜利油田环保钻井液技术需求。     

环保型水基钻井液在胜利油田的研究与应用

废弃钻井液一直是钻井工程的主要污染物之一,而研发环保型水基钻井液体系,从源头上控制废弃钻井液环境污染,已成为现阶段实现“绿色钻井、清洁生产”的重要途径。针对胜利油田环保型水基钻井液技术需求,自主研发了基于改性淀粉的抗高温环保降滤失剂HBFR,其在淡水、盐水中均具有良好的降滤失性能,抗温达150℃,形成了环保型水基钻井液系列配套处理剂,构建了综合性能良好的抗高温（150℃）环保型水基钻井液体系（SLHB）。评价结果表明,SLHB体系具有良好的流变、滤失、抑制页岩水化及抗污染性能,高温高压滤失量为10.2 mL,EC₅₀值大于1×105 mg/L,BOD₅/COD_Cr为16.2%,可达到国家污水排放二级标准。SLHB已在胜利油田现场应用10余口井,较好地满足了胜利油田环保钻井液技术需求。      

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Drisc...     

复合植物酚改善淀粉类钻井液处理剂的抗温性能

以富含植物“三素”的橘皮粉和土豆淀粉为原料,制备了橘皮粉-淀粉复合物。通过考察添加橘皮粉-淀粉复合物的水基钻井液表观黏度、动切力、降滤失性能和黏附系数,探讨改善淀粉类钻井液处理剂的抗温性能,同时利用粒径分析、红外光谱分析以及热重分析等手段分析了该复合物在钻井液中的作用机制。结果表明,在水基钻井液中添加0.3%橘皮粉（80～120目）和1.0%土豆淀粉,其在150℃下的耐温流变性能、降滤失性能和润滑性能均有明显的改善。其作用机理是橘皮粉中的植物酚能与土豆淀粉中的a多糖形成酚-多糖复合物,有效地抑制了淀粉中多糖分子链主键的高温降解,从而有效改善了淀粉类钻井液处理剂的耐温性能;同时淀粉多糖分子上的环醇羟基、橘皮酚分子上的酚羟基吸附在钻井液中膨润土颗粒的表面,形成水化膜,抑制了膨润土的水化膨胀。     

两性离子磺酸盐聚合物处理剂CPS-2000研究

采用MAOPS、AM和AA合成了两性离子磺酸盐聚合物CPS-2000。室内试验评价了CPS-2000在淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水、氯化钙盐水钻井液中的作用，以及CPS-2000在各种钻井液体系中的抗污染能力，并与现场常用聚合物进行了对比。试验结果表明，合成出的两性离子磺酸盐共聚物CPS-2000．在各种钻井液体系中均具有较强的降滤失作用．还具有较强的提粘切能力；具有较强的耐温和抗盐、抗钙能力．热稳定性好，具有较强的抑制性，能有效控制泥页岩水化分散、控制膨润土及固相含量．其抑制粘土水化膨胀、防止地层坍塌的能力明显优于乙烯基磺酸盐聚合物PAMS601．其抗温抗盐能力明显优于现场常用的丙烯酸多元共聚物，尤其是在含有Ca^2 、Mg^2 离子的钻井液体系中，CPS-2000具有更优的性能．在使用普通聚合物无效的情况下仍可较好地控制钻井液的滤失量。