适用于深水水基钻井液的温敏聚合物流型调节剂

针对深水水基钻井液低温流变调控的要求,利用温敏聚合物在对温度响应的过程中有显著的流体力学体积和分子构象变化的性质,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酰胺(AM)为单体,合成了一种流型调节剂PNAAM。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)表征了产物的官能团。热重分析显示产物初始热分解温度在300℃。浊度分析显示,单体配比和盐浓度均是通过影响分子链中亲水基团与水分子氢键的强度来影响产物的LCST(低临界溶解温度)。PNAAM在钻井液中4、25和65℃流变参数比值为AV_(4℃)∶AV_(25℃)∶AV_(65℃)=1.75∶1.22∶1、PV_(4℃)∶PV_(25℃)∶PV_(65℃)=1.8∶1.4∶1、YP_(4℃)∶YP_(25℃)∶YP_(65℃)=1.8∶1∶1.09。机理分析认为,温度小于LCST时,分子链中亲水基酰胺基团做主导,PNAAM分子溶于水,无可测量的流体力学半径;温度大于LCST时,分子链中疏水基做主导,PNAAM分子链之间疏水缔合作用增强,形成三维网状结构,黏度增大,聚合物粒度增大,泥饼膨润土颗粒更加致密有序。

LCST型温度敏感聚合物的研究及其在钻井液领域的应用进展

低临界溶解温度(LCST)型温度敏感聚合物是指聚合物链在相转变温度前呈伸展溶解态、相转变温度后为收缩聚集态的温度敏感型聚合物,其在环境温度变化刺激下能智能且可逆响应,已在有机化工、材料科学、生物医学和石油天然气工业等领域得到了广泛研究。该文对不同空间构象的LCST型温度敏感聚合物进行了分类,重点介绍了线形结构、温敏水凝胶、嵌段结构、接枝复合结构和特殊结构的LCST型温度敏感聚合物的研究进展;总结了不同空间构象的LCST型温度敏感聚合物在低温流变调控、温敏智能封堵、增黏提切和防漏堵漏钻井液领域的应用现状,提出了LCST型温度敏感聚合物存在的关键问题及其在钻井液领域的应用前景。