1、鉆井液處置劑的研究與應(yīng)用摘要：簡要介紹國內(nèi)鉆井液處置劑的研窕方向；從天然材料改良、合成樹脂開發(fā)、聚合物創(chuàng)新等方面就國內(nèi)新型處置劑的研究與應(yīng)用情形進(jìn)行了簡單介紹：提出了鉆井液處置劑的進(jìn)展方向©關(guān)鍵詞：鉆井液鉆井液處置劑聚合物天然材料合成樹脂前言鉆井液處置劑又稱鉆井液用化學(xué)品，是用量最大的油田用化學(xué)品之一，約占油田用化學(xué)品總量的50席左右，價值在40%以上。目前世界上新型鉆井液處置劑的研究要緊集中在各類新型聚合物材料的研究、各類工業(yè)下腳料的利用和一些傳統(tǒng)處置劑（包括天然材料）改性方而。我國在新型處置劑研究上,重點是充分利用傳統(tǒng)原料和開發(fā)新型合成聚合物（包括單體）兩方而。國外鉆井液處置劑自

2、20世紀(jì)80年代開始快速進(jìn)展，進(jìn)入90年代后進(jìn)展相對平穩(wěn),但重點更突出,即以含磺酸基的合成聚合物為基礎(chǔ)的各類產(chǎn)品是主流，這也是以后的進(jìn)展方向。目前，我國鉆井液處置劑已進(jìn)展到18類，上千個品種，年用量近30萬，t而且各類聚合物和新型表而活性劑類處置劑的研究和應(yīng)用更深切，推行應(yīng)用愈來愈普遍，但適用于特殊條件的處置劑研究與應(yīng)用還存在差距，鉆井液處置劑還不能完全知足石油工業(yè)快速進(jìn)展的需要，這便為新型鉆井液處置劑的開發(fā)提出了要求。研究方向鉆井液處置劑的研窕方向有以下7個方面:適用于超深井（大于6000m）、抗高溫（180C以上）、抗鹽（NaCl至飽和）、抗鈣或鎂的處置劑，如增粘劑、降濾失劑、降粘劑和流型

3、改良劑;大位移井、多分枝并用的潤滑劑、井壁穩(wěn)固劑、流型改良劑和低損害處置劑;復(fù)雜易坍塌地層的泥頁巖穩(wěn)固劑（抑制劑）、井壁封固劑和堵漏劑;適用于超高密度（密度大于30g/cm3）鉆井液體系的分散劑和降灌失劑;空氣鉆井轉(zhuǎn)換為泥漿鉆井進(jìn)程中井壁穩(wěn)固劑等;環(huán)境友好、低本錢的天然材料改性產(chǎn)品及適用于環(huán)境愛惜要求的合成聚合物處置劑;適用于高含硫地層的鉆井液處置劑。研究進(jìn)展1天然材料改性產(chǎn)品淀粉、纖維素、褐煤和木質(zhì)素等天然材料，通過按甲基化、磺化及接枝共聚等途徑改性。木質(zhì)素木質(zhì)素高分子化學(xué)反映改性：木質(zhì)素能夠通過磺化或磺甲基化反映在分子鏈上引入磺酸基團(tuán)，通常采納的磺化劑為亞硫酸鹽，在甲醛存在時能夠發(fā)生磺甲基

4、化反映。同時也能夠在高溫下通過磺化制得木質(zhì)素磺酸鹽。生產(chǎn)中所用的木質(zhì)素磺酸鹽要緊來源于酸化紙漿廢液濃縮物1。木質(zhì)素接枝共聚改性：在鉆井液用木質(zhì)素接枝共聚物方面，研究要緊集中在來源于酸法造紙廢液的木質(zhì)素磺酸鹽與烯類單體接枝共聚物上，能夠采納過硫酸鹽或高缽酸鉀作引發(fā)劑，接枝共聚物能夠作為降注失劑和降粘劑，相較而言，以降粘劑研究占多數(shù)。最近幾年來在堿法造紙廢液的利用上也倍受重視。木質(zhì)素與烯類單體的接枝共聚。將木質(zhì)素與水溶性的乙烯基單體，如丙烯酸、丙烯酰胺等通過接枝共聚制得水溶性的接枝共聚物，也能夠用木質(zhì)素與AN、VAC（醋酸乙烯）制備接枝共聚物，再經(jīng)水解而制得水溶性的高分子材料。木質(zhì)素與苯酚、甲醛等

5、縮聚。關(guān)于磺化木質(zhì)素等也能夠用苯酚、甲醛、亞硫酸鹽反映產(chǎn)物進(jìn)行縮聚改性，進(jìn)一步提高產(chǎn)物抗鹽性。木質(zhì)素與其他天然高分子在甲醛存在條件下交聯(lián)改性。木質(zhì)素能夠與褐煤拷膠等（包括改性產(chǎn)物）在甲醛存在條件下發(fā)生縮合反映制得新產(chǎn)品。降濾失劑有AM/AMPS/木質(zhì)素磺酸接枝共聚物降濾失劑、AMPS/DMAM/AN-木質(zhì)素和褐煤接枝共聚物2：,作為降濾失劑具有較好的降濾失、抗溫、抗鹽和較強(qiáng)的抗鈣、鎂污染的能力，可用于各類類型的水基鉆井液體系，專門適用于含鈣、鎂的鹽水鉆井液、淡水鉆井液和石膏鉆井液體系。1. 2拷膠或單寧拷膠或單寧與氫氧化鈉（鉀）反映:拷股或單寧能夠在現(xiàn)場配成拷膠或單寧堿液直接利用，也能夠與Na

6、OH、KOH等反映制得拷膠或單寧的鈉（鉀）鹽，其中丹寧酸鉀KT3引人了鉀離子，使其具有良好的防塌和降粘成效。用作鉆井液處置劑能有效抑制頁巖水化，同時還具有降粘和必然的降濾失作用，適用于淡水基鉆井液，一樣加量為居一2$。磺甲基反映產(chǎn)物，拷膠分子具有化學(xué)反映活性，可通太高分子化學(xué)反映在分子中引人新的水化基團(tuán)或耐溫抗鹽基團(tuán)，以達(dá)到可水溶和抗鹽目的。最經(jīng)常使用的是通過磺甲基化反映，在拷股分子上引人耐鹽性好的磺酸基團(tuán)，從而給予產(chǎn)品良好的水溶性和耐溫抗鹽能力，拷膠與烯類單體的接枝共聚，該類產(chǎn)品有以AMPS、AA與單寧酸為原料經(jīng)接技共聚取得的AMPS/AA/單寧酸接技共聚物口,共聚物用作鉆井液降粘劑具有很強(qiáng)

7、的耐溫、抗鹽和抗鈣鎂污染能力，適用于各類水基鉆井液體系，專門適用于高溫深井。拷膠與苯酚、甲醛等縮聚，拷膠與苯酚、甲醛、亞硫酸鹽反映產(chǎn)物進(jìn)行共縮聚改性，以進(jìn)一步提高產(chǎn)物的抗溫和抗鹽性。2. 3纖維素纖維素接枝共聚物：將水溶性纖維素與丙烯酸、丙烯酰胺等單體通過接枝共聚制得水溶性的接枝共聚物以提高其抗溫能力，也能夠用水溶性纖維素與丙烯儲（AN）醋酸乙烯酯（VAc）制備接枝共聚物，再經(jīng)水解而制得水溶性的高分子材料【5】°在水溶液中制備接枝共聚物，由于在纖維素分子上引入了聚合物側(cè)鏈，側(cè)鏈的位阻效應(yīng)，使纖維素骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性取得了提高，新的吸附基和水化基的引入，使產(chǎn)物的抗鹽，專門是抗高價金屬離子

8、的能力進(jìn)一步提高，已報導(dǎo)的纖維素接枝共聚物有AM/AMPS/枚甲基纖維素接枝共聚物和竣甲基纖維素接枝AM/DMDAAC共聚物等，產(chǎn)品在飽和鹽水鉆井液中具有較強(qiáng)降濾失和增粘成效，抗溫可達(dá)150C以上。納米改性CMC：納米改性材料CMC-ZZ能改善鉆井液的護(hù)膠性能，降低常溫及高溫高壓濾失量，同時也能提高塑性粘度和動切力,能明顯提高鉆井液老化后的表觀粘度，因此可用于提高鉆井液高溫（180）下的動切力。鉆井用抗溫抗鹽降濾失劑CMST為提高其抗溫性，在CMST的生產(chǎn)進(jìn)程中加入能夠減少纖維素在堿化時期聚合度的降低物質(zhì)，制備了抗溫抗鹽降濾失劑CMST。腐殖酸腐殖酸接枝共聚物：腐殖酸能夠通過與磺化酚醛樹脂或磺

9、化褐煤與磺化酚醛樹脂和/水解聚丙烯情等縮合，或采納腐殖酸與烯類單體的接枝共聚的方式制備接枝共聚物，腐殖酸與磺化酚醛樹脂等縮聚物，能夠采納腐殖酸或改性腐殖酸直接與磺化酚醛樹脂反映，或與苯的、甲醛、亞硫酸鹽等共縮聚制得。通過縮聚取得的接枝共聚物有磺化酚腐殖酸銘（PSC）、抗高溫降失水穩(wěn)固PSC-II等，作為水基鉆井液抗高溫抗鹽的降濾失劑，兼具必然的降粘和防塌作用，適用于高溫深井鉆井液體系，可有效地降低鉆井液的高溫高壓灌失量，也是重要的高溫穩(wěn)固劑之一。磺化褐煤與磺化酚醛樹脂和水解聚丙烯臘等縮聚取得的SPNH高溫穩(wěn)固劑、多元腐殖酸FD-1【7】等產(chǎn)物可有效的降低鉆井液的高溫高壓濾失量，具有較強(qiáng)的耐溫抗

10、鹽力，現(xiàn)場適應(yīng)稱之為高溫穩(wěn)固劑，與其它處置劑的配伍性好，適用于各類水基泥漿，可用于深井和超深井。低分子量的腐殖酸-烯類單體的接枝共聚物能夠作為鉆井液降粘劑，如腐殖酸鉀（鈉）與丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯喈接枝反映的乙烯基單體和褐煤的接枝共聚物，作為鉆井液降粘劑，具有較好的降失水及降粘（或增粘）成效，同時具有較好的抗鹽性能及熱穩(wěn)固性瓜膠瓜膠接枝共聚物：瓜膠具有良好的增粘能力，但其熱穩(wěn)固性差，通過接枝共聚能夠提高其抗溫性。采納瓜膠、丙烯酸鈉、丙烯酰胺和醋酸乙烯酯經(jīng)接枝共聚所取得的產(chǎn)物與聚合醉、不溶金屬氧化物等通過處置制得的接枝改性瓜膠鉆井液降濾失劑FLG8,其加入鉆井液后，可使常規(guī)鉆井液成為超低滲透鉆井

11、液，由于降濾失劑FLG是以植物衍生物為主的混合物，可生物降解，對環(huán)境污染小，且具有耐溫、抗鹽的特點。2聚合物無機(jī)-有機(jī)聚合物丙烯醐胺(AM),丙烯酸(AA),無機(jī)材料(PB、PS、PSS)合成無機(jī)一有機(jī)聚合物siop一C【9】。合成出性能穩(wěn)固的產(chǎn)物，該產(chǎn)物性能與一般的丙烯酸多元共聚物相當(dāng)，而其本錢只有丙烯酸多元共聚物的60%65機(jī)合成的Si叩一C聚合物在淡水泥漿、鹽水泥漿、飽和鹽水泥漿和復(fù)合鹽水泥漿中均具有較強(qiáng)的降濾失作用，其性能與一般聚合物相當(dāng)。合成的Si叩一c聚合物具有較強(qiáng)的抗鹽和抗溫能力，可抗鹽至飽和，抗溫至180。合成的si叩一c聚合物與現(xiàn)場經(jīng)常使用的處置劑和現(xiàn)場井漿具有較好的配伍性，

12、在被鹽污染后的井漿中仍可有效操縱濾失量，保證鉆井液的流變性，可適用于現(xiàn)場鉆井液。3. 2陽離子聚合物陽離子聚合物的分子中帶有大量的正電荷，陽離子基團(tuán)可與粘上表面的負(fù)電荷產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附，中和粘土表面的負(fù)電荷，這種吸附較陰離子聚合物與粘土的吸附更迅速、更牢固，使得聚合物分子在粘土尚未水化膨脹之前，快速牢固地對粘土實現(xiàn)吸附和包被;陽離子可部份平穩(wěn)粘上表面的負(fù)電荷，降低粘上的水化能力，提高聚合物的抑制性能。因此陽離子鉆井液處置劑能夠穩(wěn)固粘上，避免粘上水化和運移，從而有效地提高井眼穩(wěn)固性，在降低水眼粘度、抑制頁巖水化、愛惜油氣層、提高鉆速、降低鉆井綜合本錢等方面具有陰離子聚合物難以比擬的優(yōu)勢。(l)PD

13、MDAAC,共聚單體為二甲基二烯丙基抓化按。可與枯土粒子進(jìn)行強(qiáng)烈的吸附，有效地抑制頁巖的水化膨脹10O(2)TMAAC/AM,共聚單體為三甲基烯丙基抓化按、丙烯酸胺。具有良好的防粘上膨脹的能力，抗溫、抗鹽成效好111o(3)HT-201,共聚單體為丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、二甲胺。具有較強(qiáng)的抑制頁巖水化分散能力，配伍性好，巖心滲透率恢復(fù)值高,利于愛惜油氣層【12】。(4)DMAPA,共聚單體為二甲胺、丙烯儆胺、環(huán)氧敏丙烷。具有較強(qiáng)的防膨及絮凝能力13。(5)具陽離子聚丙烯儆胺，共聚單體為丙烯儆胺、二甲胺、甲醛。具有較強(qiáng)的抑制能力，絮凝速度快，抗鹽性好【14】。(6)PTC,共聚單體為2一經(jīng)基丙基二

14、甲基氛化按。用作粘土穩(wěn)固劑15o(7)DMDAAC/AM,共聚單體為二甲基二烯丙基氛化按、丙烯酷胺。具有較強(qiáng)的絮凝緩和蝕能力161.(8)二甲基二烯丙基氯化錢的共聚物，可用作鉆井液處置劑。它能改善鉆井液的潤滑性，避免粘土膨脹，操縱地層造漿，從而起到穩(wěn)固井壁、避免塌陷、減輕鉆井液對油氣層的污染17o以環(huán)氧氯丙烷與二甲胺反應(yīng)取得的小陽離子聚合物黏土穩(wěn)定劑HWJ,具有很強(qiáng)的抑制黏上水化膨脹能力。加入該穩(wěn)定劑的鉆井液具有很好的抗溫性、抑制性和抗污染能力，油氣層保護(hù)效果明顯，滲透率恢復(fù)值均達(dá)到85%以上，能滿足鉆井工程的要求【18】。2.3AMPS共聚物AMPS是一種多功能的強(qiáng)陰離子性和水溶性宜能團(tuán)的不

15、飽和聚合單體，具有良好的聚合活性，既能夠自聚，又能夠與多種單體共聚。含有AMPS單體的聚合物鉆井液處置劑分子主鏈為碳鏈結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固性好，抗溫能力強(qiáng);分子中由于含有對鹽不靈敏的一S03一基團(tuán)，對外界陽離子的進(jìn)攻不靈敏，具有很強(qiáng)的抗鹽性;尤其是抗高價金屬鹽的能力很強(qiáng)。分子中的大側(cè)鏈基團(tuán)增強(qiáng)了分子鏈的剛性，提高了處置劑的熱穩(wěn)固性。AMPS單體的引人，在必然程度上起到了抑制一CONHZ水解的作用陽)，提高了共聚物基團(tuán)的穩(wěn)固性。引人AMPS的水溶性聚合物在水基體系中的溶解性、抗溫性、抗鹽性和抗鈣性均取得顯著的提高。最多見的是AMPS與丙烯酷胺、丙烯酸、丙烯睛和陽離子單體的二元、三元和多元共聚物。AMPS/

16、AM/VAC,共聚單體為2一丙烯酸胺基一2一甲基丙磺酸、丙烯猷胺、醋酸乙烯醋。該三元共聚物降濾失劑在淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和人工海水鉆井液體系中均具有較強(qiáng)的降濾失作用，抗溫可達(dá)到180c190MPTMA/AM/AMPS,共聚單體為甲基丙烯酸胺基丙基三甲基氟化錢、丙烯醐胺、2一丙烯儆胺基一2一甲基丙磺酸。能有效降低濾失量，具有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣和抑制鉆屑水化的能力，適用于陰離子鉆井液和陽離子鉆井液體系。綜合性能優(yōu)于AMPS/AM二元共聚物。采用丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-乙烯基甲基丙磺酸鈉和N,1二甲基丙烯酰胺，與丙烯酰胺、丙烯酸等單體共聚，合成了兩種不同組成及不同相對分子

17、質(zhì)量的聚合物處理劑LP527和MP488,其中MP488作為降濃失劑，LP527用作解絮凝降濾失劑，兩者均具有較好的熱穩(wěn)定性，在淡水、鹽水和飽和鹽水鉆井液中具有較好的降濾失作用。202.4合成樹脂磺化酚醛樹脂類處理劑將陽離子化酚醛樹脂和磺甲基酚醛樹脂在催化劑存在下反應(yīng)，制備的陽離子化磺甲基化兩性酚醛樹脂21,在黏土上的飽和吸附量高達(dá)g上，約為磺甲基酚醛樹脂SMP-I、SMP-H的2倍,在濃度WL的NaCl水溶液中不析出，分別在含15%的NaCl、含30斷平價上的鉆井液和含1錦的NaCl、含妙膨潤上的鉆井液中，加入3舟的樹脂時，在180c熱滾后的高溫高壓(150C、濾失量分別小于15mL和30m

18、L：加入冽該樹脂酰膨潤上配方鉆井液，經(jīng)180C熱滾后的表觀黏度和高溫高壓濾失量水平，與加入5%商品降濾失劑SMP-I、SMP-II的相當(dāng)°2. 5兩性聚合物為了解決陽離子聚合物和陰離子聚合物鉆井液體系存在的問題，設(shè)計開發(fā)了兩性離子聚合物鉆井液處置劑，兼顧了陽離子鉆井液體系和陰離子鉆井液體系的優(yōu)勢，達(dá)到了既具有較強(qiáng)的抑制能力，又可改善鉆井液性能的雙重功效。最近幾年來，所合成的兩性離子聚合物普遍具有以下特點。(1)兩性離子聚合物中的陽離子基團(tuán)可與粘本地貨生更強(qiáng)烈的吸附。(2)兩性離子聚合物中除含有具有吸附和水化雙重作用的陽離子基團(tuán)，還含有大量的水化基團(tuán)(竣酸基、磺酸基等)，能夠在其吸附的

19、粘土顆粒周闈形成致密的水化層，起到避免粘土水化膨脹的目的。(3)由于在粘土表面形成溶劑化層，粘土顆粒之間形成靜電排斥作用，提高了鉆井液體系的穩(wěn)固性。以丙烯儆胺、丙烯酸、含磺酸基單體、陽離子單體和無機(jī)材料為原料，采納氧化一還原引發(fā)體系合成了一種耐溫抗鹽的兩性離子聚合物鉆井液處置劑SIOAP【22】。(DSIOAP聚合物在淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和復(fù)合鹽水鉆井液中均具有較強(qiáng)的降濾失作用。(2)S10AP聚合物所處置的淡水鉆井液、復(fù)合鹽水鉆井液、氯化鈣鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)固性。(3)SIOAP聚合物在飽和鹽水鉆井液中的抗鈣污染能力明顯優(yōu)于一般丙烯酸聚合物。(4)SI

20、以P聚合物具有較強(qiáng)的防塌能力，能有效操縱泥頁巖水化分散、操縱粘土水化，有利于對油氣層的愛惜。結(jié)語應(yīng)當(dāng)明確，鉆井液體系的進(jìn)步依托于新型鉆井液處理劑的出現(xiàn)，只有重視新型處理劑的研究開發(fā)，才能確保泥漿技術(shù)不斷進(jìn)步。在合成聚合物處置劑方而，應(yīng)重點放在專用的新單體開發(fā)上,在已有單體研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上,開發(fā)新的功能性單體,通過功能性單體的開發(fā)增進(jìn)新處置劑研究步伐。改善已有聚合物結(jié)構(gòu)，使其優(yōu)勢充分得以發(fā)揮。在保證抑制、包被能力的前提下，盡量降低產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量，提高產(chǎn)物的抗溫能力，降低聚合物在鉆井液中的黏度效應(yīng)，進(jìn)展低相對分子質(zhì)量的聚合物處理劑；在天然材料上，進(jìn)一步加強(qiáng)淀粉、褐煤、拷膠、木質(zhì)素等的深度改性，

21、圍繞油氣層保護(hù)和環(huán)境保護(hù)的需要，研制綠色、低本錢專用途理劑，以滿足石油工業(yè)進(jìn)展的需要。參考文獻(xiàn)：【1】王中華等國內(nèi)鉆井液用改性木質(zhì)素類處置劑研究與應(yīng)用2020年4月2王中華.AM/AMPS/木質(zhì)素磺酸接枝共聚物降濾失劑的合成與性能J.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2005,6(11):1-3.【3】李來文，王波.鉆井液稀釋劑單寧酸鉀的研究與應(yīng)用.油田化學(xué),1993,10(3):247一249,252【4】王中華，周樂群.AMpS/A刀單寧酸接枝共聚物的合成與性能精細(xì)石油化工進(jìn)展，2001,2(6):20-22【5】王中華鉆井液化學(xué)品設(shè)計與新產(chǎn)品研發(fā)西安西北大學(xué)出版社6王平全.PSC-II抗高溫降失水穩(wěn)固劑J.鉆采工藝，1993,16(3):33-38.7張林森，陳曉璽.多元共聚褐煤腐殖酸(FD-1)室內(nèi)評判J.鉆井液與完井液，1997,14(6):16-178江小玲，馬進(jìn).超低滲透鉆井液降濾失劑FLG的合成研究J.重慶科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版,2006,8(2):9無機(jī)_有機(jī)聚合物鉆井液處置劑Siop_C的合成與性能.10俞益平等.油田化學(xué)，1991;8(3):19419911馬喜平等.ha田化學(xué)，2995:22(3):197-13唐蜀忠等.西南石油學(xué)院學(xué)報.1995;17(4):10410914馬喜平等.西南石油學(xué)院學(xué)