论文部分内容阅读
随着全球性能源消费量的增加和钻探技术的发展,油气田勘探开发逐渐从浅部地层向深部地层、由浅海向深海转变,使得深井、超深井的钻探势必成为全球石油工业的一个重要方面,从而对钻井液的降滤失、耐温和抗盐性能提出了更高的要求。丙烯酰胺类聚合物钻井液作为目前广泛使用的水基钻井液在油田开发的实际应用中暴露出剪切稳定性差、对盐敏感、温度稳定性差的弊端,因此人们尝试通过在水溶性聚丙烯酰胺基础上聚合物改性的方法,改善其性能。本文采用丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸钠(SSS)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETMAC)为反应单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合合成了一种新型水溶性AA/SSS/AETMAC两性离子聚合物。系统的研究了单体的用量、引发剂的用量、聚合反应温度对聚合物水溶液性能(比浓粘度)及聚合物钻井液性能(表观粘度、塑性粘度、滤失量)的影响,以及无机盐(氯化钠、氯化钙)浓度对聚合物溶液比浓粘度的影响,系统研究了聚合物钻井液的耐温性和抗盐性。采用红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)研究了聚合物的结构和热稳定性,利用扫描电子显微镜对钻井液滤饼的微观结构进行了研究,得到了一种具有良好降滤失能力和耐温抗盐能力的水溶性聚合物钻井液,主要研究结果如下:(1)考察了聚合物添加量、聚合温度、引发剂用量对聚合物的比浓粘度、聚合物钻井液的流变性能与滤失量的影响,当聚合物添加量为0.3%、聚合反应温度为75℃、引发剂用量为1.5%,聚合物钻井液的综合性能较好。(2)考察了阳离子单体AETMAC和阴离子单体SSS用量对聚合物的比浓粘度、聚合物钻井液的流变性能、滤失量和耐温抗盐性的影响,在一定用量范围内提高苯乙烯磺酸钠和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的用量可以增大聚合物比浓粘度,当阳离子单体AETMAC和阴离子单体SSS用量偏离1:1时,聚合物的钻井液的流变性能、滤失量和耐温抗盐性比较好。(3)随着温度的提高,聚合物钻井液的流变性能如表观粘度、塑性粘度和动切力变化不太明显,聚合物钻井液流变性能的温度敏感性较小,耐温性能较好。(4)SEM表明聚合物钻井液滤饼薄而致密,因此有效地降低了滤饼的渗透率和滤失量。(5)聚合产物的FTIR谱图出现酰胺基、苯基、酯基和季铵基团等的特征吸收峰,表明所合成的产物为目标产物。(6)TGA分析可以看出合成的三元聚合物的起始失重温度高于250℃,表明所得聚合物具有较高的热稳定性。