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聚丙烯酰胺有显著增粘、降滤失及良好包被絮凝性质,用于钻井液助剂。用聚丙烯酰胺取代钙处理钻井液的无机盐抑制剂,能有效抑制地层造浆,大大提高井壁稳定性及钻速。聚丙烯酰胺钻井液助剂已从部分水解聚丙烯酰胺发展到不同官能团的衍生物或接枝共聚物,起到钻井工程中高粘土含量地层稳定抑制及综合作用。随着井深逐步加深及钻遇高温高盐储层,使用聚丙烯酰胺钻井液需另加抗温抗盐助剂,以改善钻井液泥饼质量及降低高温高压滤失量。由于助剂种类多且用量大,增加井下复杂情况甚至危险事故的发生频率,将导致油气产率显著下降。 本文采用有机-无机聚合复合技术,制备出两种聚丙烯酰胺纳米复合材料作为钻井液助剂,提高钻井液的增粘降滤失性及钻井液的抗温抗盐性,提供对油气储层的有效保护性能。 经实验与试验所得结果如下: (1)采用自制水滑石无机相和蒙脱土/水滑石复合无机相制得两种固含量约为90%,水解度约为25%的聚丙烯酰胺纳米复合材料,其分子量随无机相加量增加呈下降趋势。SEM结果表明,复合材料溶液中纳米无机相尺寸分布100 nm～200 nm,纳米无机相较均匀分散于聚丙烯酰胺基体内。 (2)对聚丙烯酰胺纳米复合材料进行流变学及API滤失量测试,加入0.2 wt%纳米复合材料,可使钻井液表观粘度、塑性粘度和屈服值分别增加200%、150%和350%,其流变曲线适用卡森模型拟合;加入0.25wt%纳米复合材料,钻井液滤失量减小近53.85%。 (3)对聚丙烯酰胺纳米复合材料进行抗温抗盐性能测试表明,聚丙烯酰胺纳米复合材料钻井液抗NaCl盐达40000 mg/L,抗CaCl2盐高达3000 mg/L,都优于胜利油田泥浆公司复合盐水降滤失剂,可抗150℃高温使用。 (4)两种聚丙烯酰胺纳米复合材料的储层保护性能表现出差异性,蒙脱土,水滑石纳米复合材料的钻井液对陶瓷岩芯渗透率恢复值达99.43%,优于胜利油田钻井工艺研究院非渗透油层保护剂,而水滑石相纳米复合材料仅为73.72%。