聚合物插层蒙脱土复合型高温缓凝剂的制备及性能

采用溶液聚合原位插层法,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为单体,以蒙脱土为活性聚合填料,合成了一种有机-无机复合型抗高温缓凝剂(HTR-5),通过正交试验确定了其最佳合成条件:单体AMPS、AA、DMDAAC和蒙脱土的质量比为48:25:23:4,反应温度75℃、反应时间10 h、溶液酸碱度pH=9、引发剂加量0.6%。利用Fourier红外光谱、X射线衍射仪和热重分析仪对产物进行结构表征,并对其应用性能进行评价。结果表明:HTR-5具有复合插层结构,初始热解温度为273℃。HTR-5水泥浆在150~180℃缓凝性能和抗盐性能良好,稠化曲线平稳无"鼓包"等异常现象,与不同水泥浆体系及外加剂配伍性良好。HTR-5的高温缓凝机理为:高温下HTR-5的片层结构受热膨胀,插层中被释放出来的缓凝基团,通过吸附及络合抑制作用延缓Ca(OH)_2晶核、晶体的正常生长,延长水泥水化时间。     

氨基磺酸乙基纤维素微胶囊的制备及缓释性能

以氨基磺酸(SA)为芯材、乙基纤维素(EC)为壁材,采用油相相分离法制备了EC/SA微胶囊。研究了EC黏度、芯壁质量比及搅拌速率等因素对微胶囊包封率的影响。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对所得微胶囊进行表征,并测试其在不同温度下的缓释性。最佳工艺条件为:EC黏度为180～220 m Pa·s、芯壁比为10∶3、搅拌速率为500 r/min。红外光谱和扫描电镜结果表明,氨基磺酸被成功包覆于乙基纤维素内。释放实验结果表明,在80℃时释放率为78. 13%;随着释放环境温度的升高,微胶囊释放速率和累积释放率均增加,缓释时间可达80 min,满足现场施工需求,可实现地层深部酸化;对微胶囊释放效果进行数学拟合,结果表明,释放模型符合一级动力学模型,释放行为主要受囊芯从囊壁中延缓扩散控制。     

W/O型微乳酸前置冲洗液的制备及其性能研究

页岩气水平井钻井过程中,因使用油基钻井液而产生的油基泥饼往往难以被冲洗,进而造成固井时顶替效率低、固井二界面胶结强度差。为解决上述难题,基于前人的研究成果,提出了以土酸、长链季铵盐C-223、聚氧乙烯醚Z-15等为主要原料配制出W/O型柴油—土酸微乳固井前置冲洗液的设计及配方,并通过室内实验对其冲洗性能开展评价及微观机理分析。研究结果表明:(1)以C-223∶Z-15=3∶2的复配比作为主表面活性剂、正丁醇∶正辛醇=1∶2的比例作为助表面活性剂、柴油∶土酸=5∶4的比例配置的微乳酸稳定性良好,与油基钻井液相容性好,冲洗效率可达96.86%;(2)微乳酸冲洗后的界面接触角发生明显改变,套管壁的水相润湿性大幅度提高,套管无明显腐蚀现象;(3)微乳酸在形成过程中,随酸液浓度的不断增加,体系呈现由澄清向混浊的相态变化,增溶酸量多且预留油空间大;(4)微乳酸中布朗运动的微粒平均粒径在21.2 nm左右;(5)土酸、柴油的单相横向弛豫时间均为单一的时间峰,且土酸的弛豫时间分布在柴油的弛豫时间分布范围之内,有利于二者溶合成稳定的微乳酸。结论认为,该冲洗液体系能有效提高第一、第二界面的润湿性,将亲油性界面转变为亲水性界面,有利于提高固井顶替效率和固井质量。