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。     

耐温抗盐降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO_2的合成及性能

采用自由基水溶液聚合法,以纳米二氧化硅(nano-SiO2)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等单体为主要原料,合成了四元共聚物降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO2;采用FTIR法表征了该降滤失剂的组成,并评价了它的降滤失性效果、抗盐、抗钙和抑制性等性能,同时考察了该降滤失剂与其他处理剂的配伍性。实验结果表明,该降滤失剂具有良好的耐温抗盐降滤失性能,同时具有良好的抑制性能;与常用处理剂配伍性好,可在水基钻井液体系中显著降低其高温高压滤失量,所形成的饱和盐水钻井液体系在密度2.37 g/cm3下的高温高压滤失量仅为20.0 mL,满足高温下控制钻井液性能的需求。     

抗温耐盐降滤失剂JHLA的研究

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸等为基本原料合成出了新型抗温耐盐三元共聚物降滤失剂——JHLA。试验结果表明,JHLA在淡水浆与盐水浆中均具有良好的抗温耐盐性能;引入JHLA后形成的新PLUS/KCl体系抗温能力和高温高压降滤失性能明显提高,并具有良好的抗盐抗钙性能,抗氯化钠达15%,抗氯化钙达1.0%。     

钻井液用抗盐降滤失剂MPA-99的研究与应用

以丙烯酰胺、丙烯酸、2—丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸等为主要原料，采用正交试验方法，通过优选共聚物的最佳原料配氏，并在大分子中引入羧钙基、磺酸基等多种官能团，合成了一种抗温、抗盐、抗钙镁离子污染的新型钻井液用聚合物降滤失剂MPA—99。该降滤失剂为淡黄色粉末，在饱和盐水、复合盐水和高钙镁离子钻井液中均具有较强的降滤失效果，并且抗温能力强，是一种综合性能较好的抗盐降滤失剂。室内评价和现场应用表明，聚合物降滤失剂MPA—99在淡水、复合盐水、饱和盐水钻井液中均具有良好的降滤失能力，并且与常规处理剂配伍性好；MPA—99具有较强的抗温、抗钙镁污染能力，钻井液性能稳定，既使在钻穿盐层时，钻井液性能变化也很小，满足了钻井施工的需求。MPA—99生产工艺简单，具有推广应用价值。     

AMPS/MTAAC/AM共聚物降滤失剂的合成及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、三甲基烯丙基氯化铵(MTAAC)和丙烯酰胺(AM)共聚合成了一种抗温抗盐降滤失剂,考察了合成共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、人工海水钻井液、含钙盐水钻井液及现场钻井液中的降滤失性能。结果表明,AMPS/MTAAC/AM共聚物具有良好的降滤失作用,抗高温抗盐,尤其抗高价离子污染能力强。     

耐温抗高钙盐降滤失剂的合成及其性能评价

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,引入纳米二氧化硅(nano-SiO2)合成了钻井液降滤失剂P(AM-AMPS-AA-DMDAAC)/nano-SiO2(简称LX-2);利用FTIR和TG等方法分析了LX-2的结构及热稳定性,并考察了LX-2的降滤失性能和耐温、抗盐、抗钙性能。实验结果表明,LX-2具有良好的降滤失能力,单独以LX-2为降滤失剂时,钻井液中LX-2的含量为0.75%(w)较适宜。LX-2的耐温性能良好,其高温抗盐和高温抗钙性能明显优于其他降滤失剂。LX-2与其他处理剂的复配性能良好,复配降滤失剂可有效提高钻井液的降滤失性能、抗盐性能和耐温性能。     

一种抗盐耐温降滤失剂的室内研究

通过对聚合物降滤失剂作用机理以及抗盐机理的分析,确定了高效钻井液用降滤失剂的合成方向,在丙烯类聚合物中引入羧钙基、在聚合中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠单体,同时引入可聚合的具有表面活性的大分子基团,研究了聚合物合成的最佳单体配比及反应条件,合成了一种钻井液用抗盐耐温降滤失剂。性能评价结果表明,该降滤失剂用量为0.5%时,饱和盐水的滤失量仅为5.6 mL,降滤失效果较好,耐温性能好,抗温达120℃,同时兼具一定的提黏、泥页岩抑制性,抗盐、抗钙的能力,是一种综合性能较好的聚合物,其工艺容易控制,推广性较强。     

梳型聚合物降滤失剂的合成及其在深井盐水钻井液中的应用

针对当前抗温抗盐聚合物降滤失剂在高浓度盐、二价盐存在下降滤失性能不够好的问题,以烯丙基聚氧乙烯醚400、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成得到无色透明黏稠的液体梳型聚合物降滤失剂DMP-1,其有效含量为30%。对其进行结构表征表明,大分子单体APEG400与单体AMPS、AM参与了反应,形成了梳型聚合物,且聚合反应进行完全。热重分析表明,该聚合物热分解温度为310℃。与常见抗温抗盐聚合物降滤失剂DSP-2、Driscal D、PAMS601进行的对比评价结果表明,该降滤失剂水溶液180℃高温老化后黏度降低率小于42.0%,抗温达200℃,抗盐达饱和,抗氯化钙达3%,与DSP-2等常见抗温抗盐聚合物降滤失剂相比,其抗饱和盐、抗钙离子的效果更加显著。在涪陵地区泰来201井和永兴1井三开盐膏层段及四开高温井段钻进中的应用表明,在高温、含盐、含Ca2+情况下降滤失效果显著,降低了盐水/钙处理钻井液的API滤失量和高温高压滤失量,保证了安全施工,在深井、饱和盐水/钙盐钻井液中具有良好的应用效果。      

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。      

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。      

抗高温抗盐降滤失剂AAD的合成及评价

根据抗高温抗盐降滤失剂的作用机理,采用自由基水溶液聚合方法,以氧化还原反应体系作为引发体系,以丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为结构单体,利用分子设计合成了三元共聚的两性离子共聚物AAD。以降滤失性能为主要评价指标,得到制备抗高温抗盐降滤失剂AAD的最佳聚合工艺条件为:体系pH值为7,引发剂用量为0.2%(质量分数),单体总质量浓度为30%,n(AM)/n(AMPS)/n(DMDAAC)为6.5∶2.5∶1.0,反应温度45℃,反应时间5 h。结果表明,AAD用量为0.3%的淡水钻井液在高温老化时,体系的滤失量大幅下降,老化前降幅为62.7%,老化后降幅为44.8%;AAD用量为1.0%的盐水钻井液在高温老化时抗盐能力增强,体系的滤失量降幅为56.1%。     

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     

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。      

抗高温抗盐降滤失剂JRJTS的研制

根据钻井液用抗高温抗盐降滤失剂的研究现状和发展趋势,合成了一种AM/AMPS/NVP/BS四元聚合物作为降滤失剂JRJTS主剂。考察了影响该聚合物抗盐、抗温和降滤失性能的原料配比关系,确定了合成最佳配方,即AM、AMPS、NVP、BS的质量比为16:8:3:1。将主剂和参比药剂进行了性能对比评价和抗温稳定性评价。结果表明,该合成产物应用于钻井液中,对盐水泥浆的增黏性较参比药剂的程度低,降滤失效果比参比药剂略好;在加量为1%的条件下,随着温度的上升,浆体的滤失量逐渐增大,但在20 200℃范围内,滤失量的降低率超过75%。尤其在150 180℃之间,降滤失效果基本稳定。     

两性离子聚合物PADAM的合成及性能评价

采用自由基水溶液聚合,以氧化还原体系为引发剂,合成了四元两性离子共聚物:聚丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-2-丙烯酰胺基-2-甲基苯磺酸钠-甲基丙烯酸(PADAM),讨论了4种单体的投料比对产物组成的影响.室内实验评价了3种共聚物PADAM产品的降滤失性、抗盐性、抑制性能、抗温性等.结果表明:PADAM具有较好的抗温抗盐性能、较强的降滤失能力和抑制性,是一种集降滤失和抑制性为一体的新型两性离子聚合物.     

AMPS/HMOPTA/AM共聚物降滤失剂的合成及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺共聚，合成了一种抗高温抗盐降滤失剂，考察了合成共聚物对钻井液的降滤失效果。结果表明，合成共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、复合盐水钻井液、含钙盐水钻井液及现场钻井液中均具有良好的降滤失作用。当共聚物在新濮1-153井浆中用量为1．0％时，基浆的滤失量分别从老化前后的43mL和92mL降至4mL和7mL。抗高温、抗盐尤其抗高价离子污染能力强，防塌效果好。共聚物用量为0．5％时，页岩滚动回收率试验中，相对回收率达96％以上。     

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℃。     

耐温抗盐降滤失剂PAMAP的合成及评价

以丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)及自制烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚为反应单体,以Na2SO3与(NH4)2S2O8的氧化还原体系为引发剂,合成了聚合物降滤失剂PAMAP。FT-IR、1H NMR及能谱分析表明PAMAP的结构符合预期,热重结果表明其抗温性能良好。滤失实验结果表明PAMAP降滤失剂在淡水基浆中的最佳加量为1.5%;在160℃下老化16 h后的淡水基浆的API滤失量为8.2 mL、高温高压滤失量为32.4 mL;NaCl加量为30%时,老化前后的API分别为15.8和17.5 mL,表明PAMAP降滤失剂具有良好的抗温抗盐能力。     

AMPS/DMDAAC/AM/MAA共聚物降滤失剂的合成及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)共聚合成了一种抗温抗盐降滤失剂,考察了合成共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、人工海水钻井液、含钙盐水钻井液及现场钻井液中的降滤失效果。结果表明,AMPS/DMDAAC/AM/MAA共聚物均具有良好的降滤失作用,抗温抗盐,尤其抗高价离子污染能力强,防塌效果好。     

金属有机共聚物降滤失剂PAJC的合成及性能

由丙烯酰胺、丙烯酸、马来酸、层状金属氢氧化物合成了金属有机聚合物PAJC,研究了影响共聚反应的主要因素、所得共聚物的结构及作为降滤失剂在钻井液中的抗盐、抗钙、耐温性能。在本实验条件下PAJC的抗盐、抗钙、耐温性能均优于降滤失剂CMC。