环保型改性纳米碳酸钙降滤失剂的合成与性能评价

纳米碳酸钙在钻井液中具有降滤失及封堵作用、且环保,但分散性差、易团聚,导致效果不理想。使用硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性,再通过自由基共聚法将抗温、抗盐单体接枝到改性纳米碳酸钙表面,得到改性纳米碳酸钙降滤失剂SDNPJ-2,采用红外光谱(FTIR)、热重分析进行表征,同时对比评价其综合性能,通过对膨润土基浆粒径、zeta电位分析,滤饼扫描电镜(SEM)分析,考察SDNPJ-2在黏土颗粒上的吸附特征,研究改性纳米碳酸钙降滤失剂在水基钻井液中的降滤失机制。结果表明:SDNPJ-2可抗230℃高温;1%SDNPJ-2可分别使4%膨润土基浆、25%盐水基浆、10%CaCl_(2)基浆150℃/(16 h)老化后的API滤失量降低70%、89%和85%,可抗氯化钠250000 mg/L、抗氯化钙100000 mg/L,降滤失效果优于国外同类目前最优产品Driscal D;生化需氧量(BOD_(5))为558 mg/L、BOD_(5)/COD(化学需氧量)达22.6%,可生物降解;SDNPJ-2通过酰胺基团吸附于黏土表面、改善其分散性,优化体系粒径级配、通过物理堆积有效封堵滤饼和地层孔隙,两方面协同达到优良的降滤失效果。

基于多臂结构抗高温高盐降滤失剂的合成及作用机制

以季戊四醇烯丙基醚为核心,合成具有多臂结构的超支化聚合物降滤失剂JHPAN,研究和分析JHPAN配制的钻井液在高温、高盐条件下的流变性能、降滤失性能和降滤失作用机制。结果表明:在加量(质量分数)为1.0%时,220℃老化前后,淡水浆的表观黏度分别为10.5和10.0 mPa·s,塑性黏度分别为9.0和11.0 mPa·s,动切力分别为1.5和1.0 Pa;在加量为1.0%时,220℃老化16 h后,饱和NaCl盐水浆的API滤失量和高温高压滤失量分别为11.8和25.5 mL;JHPAN的多臂结构中含有大量的吸附基团和抗温耐盐基团有助于钻井液高温、高盐环境下形成致密的泥饼,从而提升其降滤失效果。

AMPS/DMAEMA/AM三元共聚物钻井液降滤失剂的研制

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备了PAAD降滤失剂,通过单因素实验对其制备工艺进行了优化,并对降滤失剂的耐温耐盐性能进行了探究。结果表明,在丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯质量比为4∶2∶0.02、反应温度为60℃、反应时间4 h、过硫酸铵用量为混合单体质量的0.15%的最佳条件下,所制备的降滤失剂的降滤失效果最佳,抗温达210℃。

无黏土水基钻井液用超支化聚合物降滤失剂的合成及性能评价

在高温条件下,聚丙烯酰胺类降滤失剂分子易发生降解,导致降滤失效果大幅下降。为此,通过超支化单体季戊四醇三烯丙基醚(APE)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)共聚合成了一种耐高温的超支化聚合物降滤失剂JHPAS,以JHPAS为基础配制了一种新型的无黏土水基钻井液,分析其降滤失机理,评价其在高温、高盐条件下的流变性能和降滤失性能。结果表明:JHPAS具有很好的热稳定性,在水溶液中可形成网络结构,在无黏土水基钻井液中吸附于超细CaCO 3表面形成致密滤饼,并堵塞滤饼上的孔隙,进一步降低钻井液滤失量;构筑的无黏土水基钻井液在200℃老化16 h、饱和氯化钠盐水的条件下仍具有稳定的流变性和良好的降滤失性能,API滤失量和高温高压滤失量分别为5.5 mL和7.6 mL。研究成果有助于推动超支化聚合物在深层、超深层油藏钻井液中的研究与应用。

聚合物型钻井液降滤失剂的合成及其性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、顺丁烯二酸酐(MA)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为改性单体,与丙烯酰胺(AM)聚合,采用水溶液聚合法合成了P(AM/DMAM/DMDAAC/MA)四元共聚物钻井液降滤失剂,研究了pH、单体用量、聚合时间等因素对聚合物降滤失性能的影响。结果表明:聚合反应温度为55℃、反应时间为3 h、AM/DMAM/DMDAAC/MA单体质量比为7∶2∶2∶0.5、引发剂质量分数为0.5%时,得到的四元共聚物黏均分子量为3.98×10^(6);当温度达到180℃、四元共聚物在基浆中的加量为0.5%时,滤失量保持在7.8 mL,符合SY/T 5621—93的API滤失量标准。

葡萄提取物作为环保型降滤失剂的室内研究与评价

本文针对现有的天然材料降滤失剂抗温能力不足的问题,我们寻找了一种抗高温的绿色材料—葡萄提取物(GE),并首次评价了GE的降滤失性能及降滤失机理。首先利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了GE的结构,热重实验(TGA)表明了其具有较好的热稳定性。随后通过中压滤失和高温高压滤失实验评价了GE在高温条件下对基浆降滤失性的影响,并利用Zeta电位、粒径分布、扫描电镜(SEM)实验分析了GE的降滤失机理。实验结果表明,170℃老化16h后,含有3%GE基浆的中压(API)滤失量为12.8mL,小于15mL,120℃高温高压(HTHP)滤失量为24.0mL,优于常用降滤失剂羧甲基淀粉(CMS)、聚阴离子纤维素(PAC)和国外聚合物降滤失剂Driscal,与磺酸盐共聚物(DSP-2)的降滤失效果相当。GE具有优异的降滤失性能主要通过氢键作用和静电作用强烈吸附在膨润土表面,增加了膨润土的zeta电位绝对值,提高了膨润土在高温下的电稳定性,使得膨润土高温不易聚结,减小了膨润土的粒径,更好地促进了膨润土的分散,且滤饼表面光滑。GE分子结构含有苯并六元杂环,这种结构使得分子链刚性强,在高温条件下不易发生蜷曲变形,使其在高温170℃下保持了优异的降滤失性能。此外,GE的生物毒性EC50为133690mg/L,大于30000mg/L,GE的生物降解性BOD5/CODcr为32.75%,大于5%,表明了它是无毒且易生物降解。

抗高温抗盐水基降滤失剂的合成与性能评价

针对现有水基钻井液用降滤失剂抗高温和抗盐能力不足的问题,提出以腐植酸钠(Na Hm)、N,N-二甲基丙烯酰胺(NNDMA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMAAC)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,过硫酸铵为引发剂,通过水溶液自由基聚合制备了一种抗高温抗盐降滤失剂。采用正交实验确定最佳反应条件:m(Na Hm∶NNDMA∶DMDAAC∶SSS)=2∶6∶2∶2,单体浓度30%,引发剂加量1.0%,反应温度65℃。利用红外光谱、热失重、核磁共振氢谱及环境扫描电镜对产物进行了结构表征和分析,证明四元聚合物制备成功,并通过抗高温、抗盐性能评价以及和市面常用产品对比,实验发现所合成的降滤失剂具有良好的抗高温抗盐性能,230℃老化16 h后,中压滤失量为5 m L,高温高压滤失量为22 m L,抗Na Cl 25%,抗Ca Cl21.5%,在高温高盐水基钻井液中具有广阔的应用前景。

高性能密胺降滤失剂的研究

用多聚甲醛与三聚氰胺合成了密胺树脂,对经黏土改性后的丙烯酰胺类聚合物进行包覆,制备了一种抗温抗盐的钻井液降滤失剂。采用单因素实验对样品的加量及耐温耐盐性能进行了评价,实验结果表明,2号样品的性能最佳。在盐浓度为8%的钻井液中,加量为1.5%时,经100℃老化后,2号样品的加量比对照样品减少3%,滤失率为77.7%,性能更优良。

水基钻井液用抗高温耐盐降滤失剂的制备与性能评价

针对深井和超深井钻探中水基钻井液在高温高盐环境下性能衰减的问题,通过自由基聚合法合成了一种新型抗高温耐盐降滤失剂。通过引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠作为单体,并使用N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,优化了聚合条件。结果表明,在最优单体浓度2.0 mol·L^(-1)、最优单体配比n(AMPS)∶n(AM)=4∶1和最佳反应温度80℃的条件下,合成的降滤失剂HTSR展现出优异的降滤失性能,其降滤失率达到75.2%,并在200℃的高温条件下保持了较低的滤失量(7.8 mL)。此外,HTSR在8%NaCl溶液中的滤失量仅为8.6 mL,表现出良好的抗盐性能。热重分析结果显示,HTSR在270℃之前的质量损失较小,具有出色的热稳定性。红外光谱分析进一步证实了其化学结构的正确性。研究成果为高温高盐环境下水基钻井液的降滤失剂设计提供了新的思路,对提高深井和超深井钻探的钻井液性能具有重要意义。

改性柚子皮降滤失剂的合成与评价研究

天然材料因其易降解、环境友好、来源丰富和价格低廉等优势,成为环保型钻井液处理剂研发的重要方向。在天然柚子皮的基础上,通过化学合成引入酰胺基和磺酸基,形成了一种可满足高温地层绿色、安全、高效钻进的改性柚子皮降滤失剂,并对其抗温性、抑制性和抗盐抗钙性能进行了评价。柚子皮富含植物酚和聚糖等活性成分,改性后的柚子皮抗温能力强,在150℃的滤失量降低率超过70%;滚动回收实验结果表明,在加量为0.3%的情况下,其抑制效果优于KCl;抗污染实验表明,改性柚子皮降滤失剂抗盐抗钙效果好,0.3%的加量下,在淡水基浆、盐水基浆、饱和盐水基浆中均能使滤失量保持在10 mL以下,在CaCl2含量为3%时,滤失量降低率达到82.22%。改性后的柚子皮具有良好的降滤失性能,为环境友好型钻井液处理剂的开发提供了新的技术思路。

淀粉类降滤失剂DFW-10的消泡实验研究

为解决淀粉类降滤失剂DFW-10现场应用过程中起泡的问题,分析其起泡原因,明确淀粉类产品消泡机理。采用淡水基浆和盐水基浆实验,通过考察消泡剂加入浆体后的消泡率指标,从22种消泡剂中逐步优选出4种消泡剂。在降黏剂的辅助下,优选出体系的最佳消泡配方(质量分数):2%淀粉类降滤失剂DFW-10+0.5%降黏剂HTX+0.5%消泡剂XPJ-21。采用最佳消泡配方进行实验配浆后,浆体不产生气泡,并且配制的淡水浆和盐水浆老化前后流变性和滤失量稳定。

新型水基钻完井液降滤失剂作用机理及性能评价

为了深入探讨新型水基钻完井液降滤失剂的作用机理及其在高压高温(HTHP)和高盐分环境下的性能表现,通过对3种不同降滤失剂HTS200、PAC-HV和FA-367进行系统性评价,研究了它们的微观结构、分散性能以及抗极端环境能力。结果表明:降滤失剂A因其独特的网状分子结构,在高压高温和高盐分条件下表现出显著的性能稳定性。具体而言,降滤失剂A在高温(200℃)和高压(10 MPa)条件下的滤失率仅增加了13.6%,而在10%的盐分条件下增加了9.7%。相比之下,降滤失剂B和C在同样条件下的性能下降更为显著,分别增加至28.2%和36.8%,及23.0%和27.5%。这些结果表明,降滤失剂A的优越性能可为深水钻探和复杂地质条件下的钻井作业提供有效的滤失控制。研究的发现强调了在设计降滤失剂时考虑其微观作用机理的重要性,同时为提高降滤失剂在极端环境下的适应性提供了有价值的指导。

环保型复合降滤失剂的研制与应用

为从源头上控制钻井液对环境的污染,减少废弃钻井液处理难度和处理费用,实现绿色环保钻井。以生物质材料植物多酚、木质素磺酸钠和玉米淀粉为原料,通过交联改性,合成了一种复合降滤失剂PLS。其EC_(50)为7.78×10^(4)mg/L,BOD_(5)/CODCr为5.05%,无毒且易生物降解。性能评价结果表明,含2%PLS的基浆在180℃下热滚16 h后中压滤失量仅为9.6 mL,且抗盐、抗钙性能优于羧甲基淀粉CMC-LV和两性离子淀粉接枝共聚物SAP。以PLS为唯一降滤失剂,配伍键合型润滑剂、双疏纳米封堵剂和仿生固壁剂等环保友好型处理剂,研制了一套环保型水基钻井液体系,并在大港油田某预探井的泥岩水平段进行了应用。应用井段内钻井液的流变与滤失性能稳定,摩阻低,泥饼薄而韧,无复杂情况发生,施工顺利。

钻井液抗高温降滤失剂CQ-1的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、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,过硫酸铵与亚硫酸氢钠(摩尔比为1∶1)为引发剂,通过自由基水溶液聚合制备了一种抗高温聚合物降滤失剂CQ-1。利用FT-IR、^(1)H NMR及热重分析对CQ-1的结构和热稳定性进行了表征,并通过单因素实验优化了降滤失剂的合成条件。实验结果表明,优化反应条件为:n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVP)∶n(DMDAAC)=70∶20∶2∶8,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.5%,反应温度55℃,反应时间5 h。在此条件下,CQ-1抗温达240℃,在质量分数为1%时,240℃老化后钻进液中压滤失量为16.2 mL,180℃高温高压滤失量为48.8 mL,优于Driscal D、Dristemp等同类产品。

抗高温抗复合盐支链型聚合物降滤失剂的合成及其性能

针对深井钻探中钻井液处理剂抗温抗复合盐性能不足的问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)为单体,以过硫酸钾和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了一种支链型聚合物降滤失剂(PAANDA)。通过实验优化确定了最优合成条件为:n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVCL)∶n(DMDAAC)∶n(APEG)=50∶20∶5∶10∶15,反应温度为50℃,反应时间为4 h,引发剂用量为0.3%。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)确定了聚合产物的分子结构,通过热重分析(TGA)测得PAANDA热分解温度大于300℃,表明其具有良好的热稳定性。同时,应用于水基钻井液中,进一步评价PAANDA对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PAANDA加量为2.0%时,180℃老化后API滤失量为4.0 mL,高温高压滤失量为22.6 mL(180℃),同时具有抗复合盐能力,抗盐钙能力优于国外同类产品Driscal D。

抗高钙盐钻井液降滤失剂CARF-1合成及性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)为聚合单体,与一种纳微米无机矿物进行共聚,制备了钻井液用抗高温抗钙盐降滤失剂CARF-1。采用红外光谱、元素分析、热失重等方法分析了CARF-1的结构和热稳定性。室内性能评价结果表明,CARF-1在高钙盐钻井液和高矿化度复合盐水钻井液中经高温老化后均具有较好的降滤失能力;在含8%CaCl_(2)的膨润土浆中加量2.0%时API滤失量9.8mL,在高矿化度复合盐水钻井液中加量为2.5%时API滤失量9.6mL;与钻井液处理剂配伍性好,在高钙盐钻井液中加量为3.5%时,经150℃老化后API滤失量4.4mL、高温高压滤失量12mL。进一步通过Zeta电位测定和扫描电镜(SEM)分析,探讨了CARF-1在高钙盐下的抗钙盐降滤失机理。

抗温抗盐乳液聚合物降滤失剂的合成与评价

针对水基钻井液钻遇高温高矿化度地层时滤失量大、流变性控制难等问题,开展了抗温抗盐降滤失剂的研究。以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-乙丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)为单体,采用反相乳液聚合法制备一种抗温抗盐乳液聚合物降滤失剂。正交试验确定其最佳合成条件为n(AM)∶n(AA)∶n(AMPS)∶n(NVP)=3∶2∶0.5∶0.4,HLB=4.5,反应温度为50℃,反应时间为5 h。在该条件下合成出降滤失剂LX-28。其红外光谱分析表明4种单体均参与反应,热重分析显示其功能性基团开始降解温度为345℃。在淡水浆和复合盐水浆中评价了LX-28与同类产品的抗温抗盐降滤失性。结果显示,LX-28在淡水浆中抗温达220℃,抗盐至饱和,且滤失量降低率远高于同类产品;在复合盐水浆中抗温达200℃,滤失量降低率80.6%以上,优于同类产品。电镜扫描滤饼分析其微观形貌,揭示了LX-28的降滤失机理。

抗温环保降滤失剂的研制与应用

针对磺化材料环保性能差以及天然淀粉和单一手段改性淀粉耐温性不足的问题,以玉米淀粉为原料,联合接枝单体丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和交联剂次甲基双丙烯酰胺(MBA)合成了一种抗温环保复合改性淀粉降滤失剂。实验结果表明,该抗温环保降滤失剂抗温达到160℃,抗盐达12000mg·L^(-1),抗钙达900~1200mg·L^(-1),且无生物毒性,降解性能良好,与无固相钻井液配伍性优异。并成功应用于海上某油田高温水平储层段无固相钻井液作业中,应用结果表明,抗温环保降滤失剂显著降低了无固相钻井液滤失量并大幅提高了低剪切速率黏度,满足高温水平井储层段施工作业要求。

耐高温型钻井液用AMPS降滤失剂的研究进展

综述了耐高温天然改性型AMPS降滤失剂、耐高温两性离子型AMPS降滤失剂以及耐高温刚化改性型AMPS降滤失剂的合成方法以及基本性能进行了分析,重点对天然改性型AMPS降滤失剂引入硅、淀粉以及石墨烯等材料提高耐盐、耐钙等特性、离子型AMPS降滤失剂加入阳离子基团增强静电吸附能力和刚化改性型AMPS降滤失剂引进刚性基团增加分子刚性进行了介绍,并对天然改性型AMPS降滤失剂、两性离子型AMPS降滤失剂以及刚化改性型AMPS降滤失剂的研究方向进行了评价,以期对研发新的天然改性材料、开发多种性能的合成材料以及引入带有环状结构的其他刚性基团具有较好的参考意义。

抗高温钻井液降滤失剂的合成及机理研究

以丙烯酰胺(AM)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-1000)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵(DMAAC-18)为共聚单体,以偶氮二异丁脒盐酸盐(V_(50))为引发剂,制备一种抗温达220℃的水基钻井液降滤失剂,并采用FTIR,TG,SEM,EDS,AFM等方法对所制备的降滤失剂进行表征。采用单因素法优化得到最优合成条件为:单体配比n(AM)∶n(APEG-1000)∶n(SSS)∶n(DMAAC-18)=110∶3∶10∶1,引发剂V50用量为0.4%(w),反应温度为60℃,单体总含量为30%(w),反应时间为4 h,反应pH为8。实验结果表明,在淡水基浆中,降滤失剂加量为1.25%(w)时,中压(API)滤失量为7.3 mL,220℃老化后API滤失量为13.2 mL;与5%(w)SMP降滤失剂复配,淡水基浆+1.25%(w)降滤失剂+5%(w)SMP降滤失剂+0.5%(w)FA367包被剂,220℃老化后高温高压滤失量仅为13.6 mL。