抗高温淀粉降滤失剂的合成及其性能

以六甲基二硅氮烷、苯基有机胺、羧甲基淀粉(CMS)、3-氯-2-羟丙基磺酸钠等为主要原料,制备出抗160℃高温的钻井液用淀粉降滤失剂(HTS)。采用FTIR和DT方法分析了HTS的结构及其热稳定性。表征结果显示,CMS结构上引入了苯基阳离子、有机硅官能团及磺酸基团;HTS的热分解温度为232℃。考察了HTS的淡水钻井液性能、抗高温性能以及耐盐性能。实验结果表明,HTS具有良好的抗高温性能,含HTS的淡水钻井液在160℃滚动16 h前后降滤失性能均优良,且钻井液的流变性能变化较小,与传统的改性淀粉降滤失剂相比,抗高温能力提高近40℃;无论在NaCl含量为4%(w)还是8%(w)的盐水钻井液中,HTS的降滤失性能都较好,说明磺酸基因的引入可提高降滤失剂的耐盐性能。     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成与性能评价

钻井液用降滤失剂在高温、盐水等复杂环境下失效是深井、超深井钻探开发过程中遇到的突出问题。采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,合成了水基钻井液用抗高温降滤失剂JLS200,并对其进行了红外光谱和热重分析,评价了其在钻井液中的性能。结果表明,所合成的抗高温降滤失剂热稳定性好,抗温达200℃,抗盐至饱和;在KCl钻井液中具有良好的配伍性,滤失量低、流变性好,加入1% JLS200后,200℃老化后的API滤失量由12 mL降至3.2 mL,高温高压滤失量由54 mL降至15 mL,高温老化前后钻井液黏度和切力变化不大。该钻井液用降滤失剂具有较好的应用前景。      

钻井液降滤失剂P(AMPS-IPAM-AM)的合成与评价

采用氧化-还原引发体系,以丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料,合成了P(AMPS-IPAM-AM)共聚物抗高温抗钙钻井液降滤失剂。探讨了单体配比和反应温度对产物性能的影响,借助红外光谱研究了聚合物的结构,初步评价了共聚物对钻井液性能的影响。结果表明,P(AMPS-IPAM-AM)的最佳合成条件为:n(IPAM)∶n(AM+IPAM)=0.7～0.8,n(IPAM+AM)∶n(AMPS)=0.8～1.0,聚合反应温度为35℃;合成的P(AMPS-IPAM-AM)的热稳定性好,在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基钻井液中均具有较好的降滤失作用,在220℃下老化后仍能较好地控制钻井液的滤失量;而且对比实验表明,P(AMPS-AM)聚合物在温度超过180℃后的降滤失效果明显降低,而P(AMPS-IPAM-AM)在老化温度达到200℃时仍然具有较强的降滤失作用,其在复合盐水钻井液中的抗温能力明显优于P(AMPS-AM)聚合物,因此该降滤失剂具有良好的抗温、抗盐和抗钙性能。     

两性离子聚合物降滤失剂的合成及评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为合成单体,以自由基聚合法合成了水基钻井液用降滤失剂(PAASDA)。利用FTIR,~1H NMR,DTA-TG,SEM等方法对PAASDA的结构和热稳定进行了表征。采用单因素法确定了适宜的合成条件为:m(AM)∶m(AMPS)∶m(SSS)∶m(AA)∶m(DMDAAC)=30∶40∶8∶15∶7,引发剂用量0.6%(w)。高温老化实验结果表明,在盐水基浆中PAASDA加量为2.0%(w)时,可抗180℃高温;在不同老化温度下滤失性能均比其他磺化降滤失剂优异;在复合盐水聚磺钻井液体系中,老化后滤失量为2.2 mL,高温高压滤失量为8.2 mL,相比常用抗盐降滤失剂,滤失量可降低72.7%,降滤失效果更佳。     

正电胶钻井液降滤失剂JHG

在室内合成了一种阴、阳、非复合离子型多元共聚物正电胶钻井液降滤失剂JHG。JHG的性能评价结果表明,JHG在淡水钻井液和正电胶钻井液中均具有很好的降滤失性能,与正电胶钻井液的配伍性能好,具有很好的抗盐、抗钙和抗温性能。当JHG加量为1.0％时,抗盐可达饱和,抗钙在2000 mg/L以上,抗温在150℃以上。JHG不仅能作为正电胶钻井液的降滤失剂,还可作为淡水钻井液、盐水(或饱和盐水)钻井液及深井钻井液的降滤失剂,具有较好的应用前景。     

耐温耐盐淀粉类降滤失剂的改性研究与性能评价

以淀粉（St）为基体,通过引入丙烯酰胺(AM)、2- 丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸（AMPS）,合成了St/AM/AMPS 接枝共聚物,并通过正交实验对其合成条件进行了优化,然后在此基础上引入阳离子单体丙烯酰氧基三甲基氯化铵（DAC）,合成出了一种环保性能好的抗高温抗盐两性离子降滤失剂。通过红外光谱对其结构进行了表征,考察了其降滤失效果并分析了其作用机理。结果表明,加有1% 该两性离子改性淀粉降滤失剂的淡水钻井液在150 ℃老化前后的滤失量分别为7.9 mL 和10.9 mL,在160 ℃老化后的滤失量为12 mL;盐水钻井液老化前后的降滤失效果比较好,但是饱和盐水钻井液老化前后的降滤失效果有待改善;180 ℃、3.5 MPa 下的高温高压滤失量为22 mL ;具有较好的抗盐性和抗高温稳定性。      

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。     

抗260℃超高温水基钻井液体系

通过引入抗高温降滤失剂MP488、高温流型调节剂CGW-6,使超高温钻井液流变性得到控制,通过采用抗盐高温高压降滤失剂HTASP-C,使超高温钻井液高温高压滤失量得到有效控制,形成了抗温达260℃、密度为2.35g/cm3的淡水钻井液配方,并对其进行了抗温机理分析和性能评价。结果表明,该淡水钻井液抗Na Cl污染可达饱和,页岩滚动回收率达94.1%,抗钻屑、膨润土污染能力强,具有良好的沉降稳定性,在密度为2.0~2.5 g/cm3时表现出较好的适应性,能够满足钻井液抗温260℃性能要求。     

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。     

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。      

共聚物钻井液降滤失剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,采用氧化还原引发体系合成了一种四元共聚物水基钻井液降滤失剂。确定了最佳合成条件:单体配比为AM/AMPS/AA/DMC=55∶30∶10∶5(质量比),引发剂加量各为0.3%(单体浓度为1),单体总浓度为20%(质量分数),反应温度为50℃,溶液p H值为7,反应时间为4 h。对聚合物进行了红外表征,合成产品与设计结构一致。钻井液性能评价结果显示:淡水基浆中聚合物加量为0.7%时,常温中压滤失量为6.0 m L,经过180℃老化后,API滤失量为8.2 m L,高温高压滤失量为11.6 m L;聚合物加量为1.0%时的页岩相对回收率达到99.4%。说明AM/AMPS/AA/DMC聚合物降滤失能力强,且热稳定性和抑制性能好。     

水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用

现阶段广泛使用的油基钻井液降滤失剂沥青类和腐植酸类产品存在增黏严重、加量大、降滤失效果有限或抗温性能不理想等缺点。利用乳液聚合的方法,以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸作为单体,合成了一种水性丙烯酸树脂材料WAR,并使用红外光谱对其结构进行表征。热重分析表明单剂抗温可达237℃（失重2%）以上。分别在常规油基钻井液和无土相油基钻井液体系中,从乳液稳定性、流变性、降滤失性、封堵性和抗温性5个方面来综合评价WAR。实验结果表明:水性丙烯酸树脂对稳定乳液有非常积极的作用,放置24 h后基浆乳化率依然可达100%;WAR对油基钻井液流变性影响较小,具有突出的降滤失、封堵和抗温性能:180℃高温高压滤失量可以降至5 mL之内,且滤饼致密;180℃老化16 h后正向封堵率可达75%以上,反向封堵率可达70%以上;与氧化沥青进行对比实验表明,水性丙烯酸树脂综合性能优于氧化沥青。此外,文中分析了水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用机理。      

耐240℃高温水基成膜钻井液的室内研究

为解决深井井壁失稳及钻井液流变性不稳定、滤失量大的问题,通过引入无机成膜剂和有机成膜助剂稳定井壁,研发出一套耐240℃高温水基成膜钻井液体系。通过正交实验优选体系配方,利用光学显微镜观察页岩表面成膜,通过页岩热滚回收实验、泥球浸泡测试实验、高温高压滤失测试、粒度分析、扫描电镜等测试对钻井液的页岩表面成膜特性、抑制性、流变性能和滤失量进行了室内研究。结合泥饼微观形貌特征进行理论分析,完成了钻井液性能评价,获得了性能稳定的耐高温成膜钻井液配方。结果表明,在240℃下体系流变性能稳定、动切力合理,滤失量低（240℃老化后API滤失量为5.6 mL,200℃高温高压滤失量为14 mL）,泥饼薄韧,成膜性能好,且具有良好的抑制性和封堵能力,有望在深井或高温地热钻探施工中应用。      

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。      

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。      

抗高温超分子降滤失剂的合成及性能评价

针对深井、超深井高温钻井过程中钻井液处理剂耐温能力不足、滤失造壁性能差等问题,以超分子聚合物的聚合理论为基础,以AMPS、AM与N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体,合成了一种三元共聚物降滤失剂。通过优化实验确定了最佳合成条件:单体物质的量比AM︰AMPS︰NVP=6︰3︰1,引发剂含量为0.2%,单体总含量为15%,反应温度为50℃,反应时间为4 h。采用红外、热重、TEM对合成产物进行了结构分析,结果表明合成的超分子降滤失剂是由具有特殊功能基团的单体通过自由基聚合而成的,侧链的功能基团通过氢键、亲疏水性、离子键等协同作用形成空间的有序网络结构。这种非共价键的网络结构外界条件变化时,能够迅速改变结构以适应外界条件的变化。此外,分子间强的分子间作用力使超分子降滤失剂具有快速适应环境变化的能力,表现出好的抗温、抗盐和抗钙性。在4%淡水基浆中考察了合成降滤失剂的降滤失性能,合成降滤失剂的抗温性明显优于PAC-LV,抗温高达180℃。      

钻井液用淀粉微球降滤失剂的制备及性能评价

针对常规的淀粉类处理剂抗温能力不足的缺点,以可溶性淀粉为原料,N-羟基琥珀亚酰胺（NHC）为交联剂,采用乳液聚合方法,合成了一种环保型淀粉微球。采用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪、Nanobrook粒度-Zeta电位测试仪等对其进行表征。实验分别评价了,其在淡水基浆、盐水基浆和氯化钙基浆中的降滤失性能,并考察其抗温能力。实验表明,新研制的淀粉微球颗粒大小较均匀,呈圆球状,粒径约为50 nm,热稳定性好;150℃热滚后,加入1%淀粉微球,可分别使4%膨润土基浆、10%盐水基浆、1% CaCl₂基浆的API滤失量分别下降70%、55%和60%。且对钻井液流变性影响较小,在降滤失能力、抗温和抗盐方面均优于常规的淀粉类降滤失剂。      

抗高温高钙梳型降滤失剂的制备与应用

选择几种不同的单体,按照一定配比,优选最佳方案合成梳型聚合物降滤失剂WA-1,并通过对比实验对其进行性能评价。选用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）和N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）为单体,合成质量配比AMPS∶DMDAAC∶NVP∶DMAA=5∶3∶1∶1,总单体浓度19.8%,加0.2%过硫酸钾作为引发剂,反应温度为60 ℃,反应时间共5 h,pH值为7。性能评价结果表明,WA-1可抗温180 ℃,具有良好的流变性和降滤失性,抗钙性能良好;含2%CaCl₂的基浆中加2%WA-1,在180 ℃老化16 h后,中压滤失量为11.2 mL,降滤失效果优于线性聚合物。对WA-1进行红外光谱表征、热重量分析、钻井液Zeta电位和粒径分布分析,结果表明,WA-1作为梳型聚合物降滤失剂,能够抗高温高钙,提高钻井液的稳定性,具备独特的性能优势。      

抗高温反相乳液增黏剂DVZ-1的研究与应用

针对新疆塔东地区深井高温下导致钻井液流变性变差等问题,采用氧化还原体系,利用反相乳液聚合法,以白油为油相,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为原料,合成了抗高温钻井液用增黏剂DVZ-1。研究了单体配比、引发剂和反应温度等条件对产品性能的影响,并借助于红外光谱、热重分析及凝胶色谱仪对合成产物进行了表征,评价了该产品在钻井液中的增黏性、高温稳定性和降滤失性,并分析了其作用机理。结果表明,DVZ-1的最佳合成条件为单体质量分数为50%（相对于水相）,引发剂用量为0.2%,油水比为1:1,复合乳化剂质量分数为7%（相对于油相）,单体物质的量比为AMPS:DMAM:NVP=1:4:0.5,pH值为8,反应温度为50℃,反应时间为6 h,合成的DVZ-1热稳定性好,抗温达220℃,在淡水、盐水和饱和盐水基浆中均有较好的增黏和降滤失作用,在塔东GC14井和大庆XS7-H1井等6口井的现场应用过程中,解决了钻井液高温减稠、窄环空间隙条件下携岩等问题,保障了钻井作业的顺利实施。