1、本科畢業(yè)論文題目抗高溫抗鈣鹽鉆井液降濾失劑的研究與性能評(píng)價(jià)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)教學(xué)院系專業(yè)年級(jí)指導(dǎo)教師職稱單位化學(xué)化工學(xué)院輔導(dǎo)教師職 稱單位完成日期年月日29Reserch and appraisal on a anti-high temperature and calcium salt of fluid loss control agent摘 要隨著石油勘探開發(fā)向深部地層和海上發(fā)展，鉆遇的地層條件日趨復(fù)雜，對(duì)鉆井液處理劑提出了更高的要求。經(jīng)過多年的發(fā)展，聚合物鉆井液降濾失劑表現(xiàn)出的綜合性能好、流變性能好和抗溫能力好等特點(diǎn)，在油田開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景本文根據(jù)鉆井液降濾失劑對(duì)聚合物性能的要求，進(jìn)行分

2、子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并選擇合適的聚合用單體和引發(fā)體系。本文選用丙烯酰胺(AM)、丙烯磺酸鈉(AS)和丙烯酸鈣，在水溶液中以過硫酸銨亞硫酸氫鈉氧化還原體系引發(fā)而成的多元共聚物。并通過正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，找出了最佳單體配比和最佳反應(yīng)條件：?jiǎn)误w配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))AM:AA:AS=8:4:1；反應(yīng)時(shí)間4h；反應(yīng)溫度60；pH值7；引發(fā)劑加量0.9%；單體總濃度20%。對(duì)合成的多元共聚物鉆井液降濾失劑進(jìn)行基漿性能、抗高溫、抗鹽、抗鈣性能的評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，合成的多元共聚物鉆井液降濾失劑具有較強(qiáng)的降濾失性能和抗溫能力；對(duì)于鹽水基漿，增加降濾失劑的加量也可以達(dá)到降濾失的效果；在鈣污染基漿中，降濾失劑有一定的抗鈣污染能力

3、。關(guān)鍵詞：多元共聚物 鉆井液 降濾失劑 抗高溫 抗鈣鹽 AbstractAlong with the petroleum prospecting development to the depth portion stratum and the marine development, drills the formation condition which meets to be day by day complex, to set a higher request to the handling agents of drilling fluid. After many years develo

4、pment, the polymer fluid loss control agent manifests it to the good overall performance of the drilling fluid, has changed the performance good, if he processes the medicinal preparation compatibility good and the anti- warm ability is good and so on the characteristic, had a broad application pros

5、pect in the oil-field development.Based on the drilling fluid loss of the polymer performance requirements, this article has designed molecular structure and selected the appropriate use monomer and polymerization initiator. This article has designed take the acrylic amide(AM), the propylene sulfoni

6、c acid sodium (AS) and the acid of propylene calcium, in the watery solution many Yuan copolymer which becomes by the sodium sulfite potassium persulfate oxidation reduction system initiation. And through the orthogonal experiment design, has discovered the best monomer allocated proportion and the

7、best response condition: AM: AA:AS=8:4:1;time 4h;temperature 60;pH is 7; initiating agent 0.9%；monomer concentration 20%.The evaluation of the polybasic co-polymer fluid loss control agent had be performacd.It includes the properties of the base slurry, anti-warm, anti-salty and the anti-calcium app

8、raisal. The test result indicated that the synthetic amphiprotic co-polymer fluid loss control agent has a stronger fluid loss controlling property and the anti-warm ability;Regarding to the salt water base drilling fluid, the increasing of the Fluid Loss Control Agent also may achieve a good fluid

9、loss controling; In the calcium pollution base drilling fluid, the Fluid Loss Control Agent has some anti-calcium capacity.Keywords: polybasic co-polymer;drilling fluid, fluid loss control agent, anti-salty, anti- calcium salty目 錄1 緒論11.1研究背景11.1.1降濾失劑發(fā)展趨勢(shì)21.2鉆井液的濾失性21.2.1鉆井液在井內(nèi)的濾失全過程31.2.2影響鉆井液的因素4

10、1.2.3鉆井液濾性能評(píng)價(jià)方法51.3聚合物降濾失劑及其作用機(jī)理61.3.1鉆井液降濾失劑61.3.2鉆井液降濾失劑的作用機(jī)理71.3.3影響聚合物溶液的因素81.4研究思路101.5聚合物的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)101.5.1單體的選擇112 降濾失劑的合成132.1原料和儀器132.1.1原料和試劑132.1.2儀器和設(shè)備132.2主要實(shí)驗(yàn)方法142.2.1引發(fā)劑的選擇142.2.2合成方法142.3反應(yīng)影響因素的研究152.3.1實(shí)驗(yàn)步驟152.3.2反應(yīng)溫度的選擇152.3.3反應(yīng)時(shí)間的選擇162.3.4單體濃度的選擇172.3.5單體配比的選擇172.3.6引發(fā)劑濃度的選擇202.4合成最佳條

11、件的確定212.4.1正交實(shí)驗(yàn)212.4.2合成條件的優(yōu)化212.4.3最佳合成條件232.5降濾失劑的性能評(píng)價(jià)232.5.1聚合物降濾失劑的性能評(píng)價(jià)243 結(jié)論29參考文獻(xiàn)：30致 謝31抗高溫抗鈣鹽鉆井液降濾失劑的研究與性能評(píng)價(jià)1 緒論隨著石油勘探開發(fā)向深部地層和海上發(fā)展，鉆遇的地層條件日趨復(fù)雜，對(duì)鉆井液處理劑提出了更高的要求，噴射鉆井和優(yōu)化鉆井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展1。在石油鉆探中,降濾失劑是用量最大的一類泥漿處理劑。近年來,隨著我國(guó)新探區(qū)石油勘探開發(fā)步伐的加快,深井鉆井?dāng)?shù)量大量增加,要求降濾失劑必須耐高溫、高壓有優(yōu)良的耐鹽性。針對(duì)這一情況,國(guó)內(nèi)已投入了大量的人力及物力來研制新型降濾失劑,取得

12、了很大的成功。近年來，隨著超深井、特殊井和復(fù)雜井?dāng)?shù)量的增多，石油勘探開發(fā)向深部地層和海上發(fā)展，鉆遇地層條件日趨復(fù)雜，鉆井深度的增加，為了滿足在復(fù)雜地層鉆井、優(yōu)化鉆井、保護(hù)油氣層和提高固井質(zhì)量的需要，鉆井作業(yè)對(duì)鉆井液處理劑的抗溫性要求越來越高，原有的鉆井液處理劑己不能完全滿足需要。因此研制新型抗高溫抗鈣鹽鉆井液體系有重大的理論和實(shí)際意義。鑒于此，世界各大石油公司和國(guó)內(nèi)各油田都投入大量的人力物力開發(fā)鉆井液處理劑和性能優(yōu)良的鉆井液體系。1.1研究背景隨著世界能源需求的增加和鉆探技術(shù)的發(fā)展，向地層深部挺進(jìn)，向深地層要油氣已成必然。在我國(guó)，這種現(xiàn)象尤為明顯，作為全國(guó)石油天然氣產(chǎn)量的主力接替區(qū)的西部，其石

13、油資源量的73%、天然氣資源量的52%都埋藏在深地層。而在當(dāng)今世界，由于石油勘探開發(fā)技術(shù)水平的不斷提高和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，那些中、淺地層的油氣資源己經(jīng)基本被完全開發(fā)。在這種情況下，深井、超深井的鉆探就必將成為我國(guó)乃至全世界石油工業(yè)的一個(gè)重要方面。在六十年代初期，國(guó)外就認(rèn)識(shí)到水泥漿失水的危害，并著手研究水泥漿降失水劑，可試水泥漿維持在較低的失水量，經(jīng)過三十多年發(fā)展，品種很多。其中美國(guó)發(fā)明研制的降失水劑品種占很大的比例。隨著外加劑的廣泛使用，API對(duì)外加劑的分類和使用做了具體規(guī)定，為現(xiàn)場(chǎng)施工和選擇外加劑創(chuàng)造了良好的環(huán)境。從鉆井液處理劑的發(fā)展來看20世紀(jì)70年代以來水解聚丙烯腈鹽、聚丙烯酰胺和水解聚丙

14、烯酰胺在鉆井液得到廣泛應(yīng)用，并形成了低固相不分散鉆井液體系，從而促進(jìn)了鉆井液技術(shù)水平的提高，解決了一系列的復(fù)雜問題；磺化酚醛樹脂的成功應(yīng)用，使抗高溫的深井鉆井液體系得以出現(xiàn)，從而拉開了研制新型鉆井液處理劑及鉆井液體系的序幕。20世紀(jì)80年代后，逐漸發(fā)展并完善了系列鉆井液處理劑，從而完善了各種鉆井液體系，基本上滿足了我國(guó)各種類型的鉆井作業(yè)的需要，促進(jìn)了現(xiàn)代鉆井工藝的發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，聚合物鉆井液降濾失劑體現(xiàn)了它對(duì)鉆井液的綜合性能好、流變性能好、與其他處理劑配伍好和抗溫能力好等特點(diǎn)，在油田開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景2。1.1.1降濾失劑發(fā)展趨勢(shì)在石油可采、易采儲(chǔ)量不斷減少的情況下，油田勘探開發(fā)已

15、向海洋、復(fù)雜地層、中深井、深井以及超深井方面發(fā)展。中國(guó)西部油田、南方海相等油藏基本處于6000m左右的地層，井底溫度隨井深的增加迅速提高，給鉆井施工帶來了許多問題，例如：在高溫、高壓、高礦化度情況下，原有的許多鉆井液添加劑性能達(dá)不到要求。我國(guó)在鉆井液降濾失劑研究與應(yīng)用方面已取得了很大的進(jìn)展，鉆井液工藝亦日趨完善，現(xiàn)有降濾失劑已基本上能滿足鉆井液濾失水的需要，同時(shí)在新型處理劑研究方面也積累了一些經(jīng)驗(yàn)，就目前發(fā)展看，應(yīng)將鉆井液降濾失劑的研究方向放在：1.降低成本，對(duì)天然廉價(jià)的高分子進(jìn)行改性，提高其耐溫、耐鹽、耐酶解等性能；2.開發(fā)新型水溶性聚合物，如開發(fā)含有磺酸基團(tuán)和剛性基團(tuán)(如苯環(huán))的單體進(jìn)行聚

16、合，得到耐溫耐鹽的降濾失劑；3.對(duì)現(xiàn)有的降濾失劑合理復(fù)配使用，可以是天然高分子或合成聚合物；4.采用一些工業(yè)廢料，比如含木質(zhì)素的造紙廢水、化纖廢料等合成成本低廉的降濾失劑。1.2鉆井液的濾失性2鉆井液的濾失性主要是指其濾液向地層濾時(shí)量的大小以及在井壁所形成濾餅的質(zhì)量。質(zhì)量好的濾餅一般薄而韌，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)致密，耐沖刷，且摩阻系數(shù)小。濾失性也是鉆井液一項(xiàng)十分重要的性能，如控制不好將對(duì)鉆井工作產(chǎn)生多方面不利影響。一般來講，濾失量過大常會(huì)引起以下不良后果：1.損害油氣層，降低產(chǎn)能；2.井壁垮塌，井徑不規(guī)則，起下鉆遇阻；3.在高滲透性地層形成較厚濾餅，造成卡鉆；4.因?yàn)V液侵入半徑過大，致使測(cè)井解釋不準(zhǔn)，甚

17、至失去發(fā)現(xiàn)油氣層的機(jī)會(huì)。通常用濾失量(Filtration Loss)或失水量(Water Loss)來表示濾失性的強(qiáng)弱。鉆井液濾失的兩個(gè)前提條件是：存在壓力差和存在裂隙/孔隙性巖石。鉆井液濾失與造壁性是鉆井液的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它對(duì)松散、破碎、和遇水失穩(wěn)地層（如水化膨脹性地層）的井壁穩(wěn)定有十分重要的影響。1.2.1鉆井液在井內(nèi)的濾失全過程1.瞬時(shí)失水 Spurt Loss濾餅尚未完全形成之前很短時(shí)間內(nèi)的失水量。特點(diǎn)：時(shí)間短（t<2秒)；比例小;失水的大小與鉆井液中固相級(jí)配、含量、壓差、地層滲透率、孔隙度等有關(guān)。2.動(dòng)失水 Dynamic Filtration鉆井液循環(huán)時(shí)的失水量。特點(diǎn)：泥餅

18、形成、增厚與沖蝕處于動(dòng)平衡。（高滲透率® 低滲透率 = C）（低滲透率®高滲透率= C ）失水速率大、失水量大。3.靜失水 Static Filtration 井下：鉆井液停止循環(huán)后的失水。 室內(nèi)：指定靜態(tài)條件下，靜失水儀器測(cè)得的失水。特點(diǎn)：失水速率小；失水量占總失水的比例較小；泥餅逐漸增厚（無沖蝕作用）。鉆井液在井內(nèi)濾失的全過程可以用下圖表示：時(shí)間累計(jì)失水量T oT 1T 2T 3T 4T 5T 6 V瞬 V動(dòng) V靜h=0h­h=ch­h¯h=c圖1.1 鉆井液在井內(nèi)濾失的全過程1.2.2影響鉆井液的因素根據(jù)鉆井液在井內(nèi)濾失的全過程可以看出，

19、在鉆井液的濾失中靜濾失占主導(dǎo)。因此，我們主要討論靜濾失的影響因素。靜濾失方程：根據(jù)靜濾失的特點(diǎn)，鉆井液的濾失規(guī)律與地下流體通過地層的滲透規(guī)律相近。因此，也遵循達(dá)西滲透定律。為了研究方便，假設(shè)：泥餅厚度 h << 井眼直徑；濾失過程為線性關(guān)系K = C;濾失為恒溫恒壓過程。可以按達(dá)西定律進(jìn)行描述。濾失率可表達(dá)為： (1.1)式中：Vf 濾失量，cm3；t 濾失時(shí)間，s；k 泥餅滲透率，darcy; P濾失壓力,kg/cm2; m 濾液粘度,mPa.s;h 泥餅厚度，cm；A 濾失面積，cm2。在滲濾期間，設(shè)在任何時(shí)間t，體積為Vm的鉆井液中被過濾的固體的體積等于沉積在泥餅上固體的體積

20、，即 (1.2)式中：是鉆井液中固相的體積分?jǐn)?shù)，是泥餅中固相的體積分?jǐn)?shù)。因此： (1.3)將上式代入達(dá)西公式(1.1)中，并積分得： (1.4)此為鉆井液的靜濾失方程根據(jù)鉆井液的靜濾失方程，可以看出，單位滲濾面積的濾失量（Vf/A）與泥餅的滲透率K，固體含量因素（）、滲濾壓差P、滲濾時(shí)間的平方根成正比；與濾液粘度的平方根成反比。1.2.3鉆井液濾性能評(píng)價(jià)方法濾失性能包括濾失量和泥餅質(zhì)量。靜濾失量的評(píng)價(jià)，國(guó)外通常采用API濾失量，測(cè)試裝置包括低溫低壓和高溫高壓濾失儀。動(dòng)濾失量目前尚未建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。1.2.3.1API濾失量（HAPI）的測(cè)定API濾失量測(cè)定儀是最常用的低溫低壓條件下評(píng)價(jià)鉆井液濾失

21、量的裝置，其滲濾面積為45.8cm2，實(shí)驗(yàn)滲濾壓差p為6.89mPa(100psig),測(cè)試溫度為室溫。以30min滲濾出的濾液體積作為API濾失量的標(biāo)準(zhǔn)。濾失量測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)小心地拆開鋼杯，倒掉鉆井液并取出濾紙，盡可能減少對(duì)濾餅的損壞；用緩慢的流水沖洗濾紙上的濾餅；然后測(cè)量并記錄濾餅的厚度，同時(shí)觀察濾餅的外觀。1.2.3.2高溫高壓濾失量（HTHP）的測(cè)定對(duì)于深井鉆井液，必須進(jìn)行高溫高壓條件下的濾失量評(píng)價(jià)。API給出了測(cè)量高溫高壓條件下的濾失量的標(biāo)準(zhǔn)。利用高溫高壓濾失儀，測(cè)量壓差為3.5mPa，測(cè)量時(shí)間為30min。由于滲濾面積只有低溫低壓濾失儀的一半，因此，按照API標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)將30min的

22、濾失量乘以2才是HTHP濾失量。1.2.3.3動(dòng)濾失量的測(cè)定目前被普遍接受使用的動(dòng)態(tài)濾失儀器有17050型動(dòng)態(tài)濾失儀和范90動(dòng)態(tài)濾失裝置。前者是利用轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片來使鉆井液流動(dòng)，滲濾介質(zhì)為濾片。后者則是使用泵使鉆井液循環(huán)流動(dòng)，過濾介質(zhì)為陶瓷濾芯，可用于測(cè)量模擬鉆井條件下，當(dāng)濾餅被沖蝕速度與沉積速度相等時(shí)的動(dòng)濾失量。1.3聚合物降濾失劑及其作用機(jī)理1.3.1鉆井液降濾失劑由于鉆井液對(duì)濾失性能的要求，以及在鉆井過程中，鉆井液的濾液侵入地層會(huì)引起頁(yè)巖水化膨脹，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定和各種井下復(fù)雜情況，鉆遇產(chǎn)層時(shí)還會(huì)造成油氣損害。加入降濾失劑的目的就是要通過在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾餅，盡可能

23、降低鉆井液的濾失量。1.3.1.1鉆井液降濾失劑的種類34目前，國(guó)內(nèi)外使用的降濾失劑品種較多，根據(jù)降濾失劑的作用機(jī)理，可分為二大類：固體微粒材料和水溶性高分子材料。1.顆粒材料最早用作水泥漿降濾失劑的顆粒材料是膨潤(rùn)土。這種粘土的顆粒尺寸極小，可以進(jìn)入到水泥濾餅之間，降低濾餅的滲透性能，從而減少水泥漿的濾失。用于水泥漿降濾失的顆粒材料還有碳酸鹽細(xì)粉、瀝青、石英粉、火山灰、硅藻土、硫酸鋇細(xì)粉、滑石粉和熱塑性樹脂等。超細(xì)顆粒材料通常分散于其它水溶性高分子溶液中，或者與其它材料復(fù)配使用。2.水溶性高分子材料高分子聚合物是一般為天然的或合成的高分子有機(jī)化合物,可再生，具有價(jià)格低廉和可生物降解等特點(diǎn)，在石

24、油工業(yè)中應(yīng)用很廣泛。用于鉆井液降濾失的水溶性高分子聚合物主要分為纖維素類、淀粉類、合成樹脂類、腐殖酸鹽類、合成聚合物類等，此類材料的改性或復(fù)合應(yīng)用成為材料研究的一大方向。下面簡(jiǎn)要介紹它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)：(1)纖維素類以羧甲基纖維素（CMC）為代表的纖維素類降濾失劑是迄今為止用量最大，用途最廣的鉆井液降濾失劑之一。其優(yōu)點(diǎn)：原料來源豐富、價(jià)格相對(duì)低廉、生產(chǎn)工藝也較簡(jiǎn)便，具有良好的降濾失性能，通過增加或減少其用量總可以將水泥漿的濾失量控制在一定的范圍內(nèi)。缺點(diǎn)：CMC分子主鏈?zhǔn)且悦焰I相連結(jié)，一般在鉆井液中抗溫只能達(dá)到l30140，加之其抗高價(jià)離子污染、抗鹽能力有限，而且隨著以上纖維素材料的加入，會(huì)使水泥

25、漿的稠度過大，導(dǎo)致攪拌和泵送十分困難在更大范圍內(nèi)應(yīng)用受到限制。(2)淀粉類淀粉類主要有糊化淀粉、磺乙基淀粉、以及用淀粉、AM和PVA(聚乙烯醇)制得接枝共聚產(chǎn)物等等。優(yōu)點(diǎn)：淀粉衍生物類降濾失劑以其良好的抗鹽性能而成為飽和鹽水鉆井藏的理想降濾失劑。缺點(diǎn)：抗溫能力差。(3)合成樹脂類磺甲基酚醛樹脂(SMP)是典型的合成樹脂類降濾失劑。優(yōu)點(diǎn)：由于其分子主鏈中含有苯基，熱穩(wěn)定性好，在泥漿中抗溫能力強(qiáng)，同時(shí)其主要水化基團(tuán)CH2SO3，對(duì)鹽的敏感性弱，因此處理劑的抗鹽污染能力提高，使 SMP 類在石油深井鉆探和鹽水泥漿中得到較廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：成本比較高。(4)腐殖酸鹽類以褐煤為生產(chǎn)原料的)腐殖酸鹽降濾失

26、劑大致有腐殖酸鈉、腐殖酸鉀、腐殖酸鐵、腐殖酸絡(luò)鐵、硝基腐殖酸鈉或鐵等等。腐殖酸鈉的pH過高，對(duì)黏土的分散作用強(qiáng)，抗溫性能不好，但它的鉀、鐵、絡(luò)鐵鹽增加了對(duì)黏土的抑制作用，可抗高溫達(dá)200以上。(5)合成聚合物類聚合物類是目前用量最大的降濾失劑之一，其發(fā)展速度較快。主要以丙烯酸、丙烯酰胺共聚物為主。優(yōu)點(diǎn)：鉆井液的綜合性能好、流變性能好、與其他處理劑配伍好、抗溫能力可達(dá)180以上。缺點(diǎn)：相對(duì)其他類型，成本太高，黏度大。主要有丙烯酸鈉、丙烯酸鈣、丙烯酰胺、帶磺酸基和帶有機(jī)陽(yáng)離子的單體聚合為二元、三元和多元共聚物等等。1.3.2鉆井液降濾失劑的作用機(jī)理 1.水化膜護(hù)膠：降失水劑在粘土粒子表面形成吸附溶

27、劑化層，保持體系聚結(jié)穩(wěn)定性的作用。機(jī)理：水化膜增厚，聚結(jié)阻力增大，膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng)，Vf 降低。 圖1.2 水化膜示意圖特點(diǎn)：分子量較低、水溶性好。用量較大（表面）。2.靜電穩(wěn)定：降失水劑吸附在粘土表面上，增加表面電荷以降低顆粒之間吸引力的作用。 圖1.3 靜電吸附示意圖特點(diǎn)：負(fù)電荷增加，z電勢(shì)增加，膠粒穩(wěn)定性增強(qiáng)，失水降低。3.高分子保護(hù)敏化作用 高分子保護(hù) 1 高分子保護(hù) 2大分子濃度低時(shí)， 吸附粘土粒子的高分子 許多高分子吸附不足以形成混合網(wǎng) 鏈之間形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu), 在膠粒表面，形成架結(jié)構(gòu)，顆粒失去 粒子被隔離開不易 包蔽層，阻止膠粒重力穩(wěn)定性。 聚結(jié)，保證體系中 聚結(jié)。 膠粒含量。 圖1.

28、4 高分子保護(hù)作用示意圖1.3.3影響聚合物溶液的因素1.3.3.1聚合物在粘土表面的吸附聚合物處理劑的吸附基團(tuán)與粘土的相互作用不僅與粘土粒子的組成和表面狀況結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，而且與聚合物鉆井液處理劑吸附基團(tuán)的種類和數(shù)目也有緊密關(guān)系，他們相互作用的結(jié)果是聚合物處理劑吸附在粘土粒子的表面。其吸附鍵的主要形式有：(1)氫鍵吸附，(2)靜電吸附，(3)絡(luò)合吸附，(4)嵌入式吸附等。聚合物處理劑在粘土表面吸附后的形態(tài)直接影響著鉆井液的性能。目前聚合物處理劑在粘土吸附后的形態(tài)還不能直接觀測(cè)，只能見接的借助某些物理量的測(cè)量，以及各種模型來估計(jì)。最早提出模型設(shè)想的是Jenckel和Rumback，他們提出的圈

29、式吸附現(xiàn)在認(rèn)為多數(shù)高分子聚合物在粘土表面吸附都采取這種形式14。Holander等研究聚丙烯酰胺和磺化聚丙烯酰胺在高嶺石的吸附動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)引入“-SO3-”導(dǎo)致聚合物與粘土靜電相斥，使吸附量大大下降，進(jìn)一步說明“-CONH2”起吸附作用，而“-SO3-”被斥離開粘土表面飄在溶液中，許多事實(shí)也證明了粘土吸附聚陰離子后，其電動(dòng)電位大幅度提高，加強(qiáng)了粘土粒子之間的斥力，這對(duì)穩(wěn)定泥漿，提高其降失水性能是起重要作用15。1.3.3.2影響聚合物在粘土表面的吸附的因素1.鹽的影響【4】在水中加入鹽會(huì)提高聚合物在粘土上的吸附量，是一個(gè)普遍現(xiàn)象。鹽的影響因素有：(1)金屬正離子擠壓粘土表面擴(kuò)散雙電層造成粘土粒

30、子的電位降低，同時(shí)正離子部分地中和聚陰離子的負(fù)電荷，從而減少二者之間的斥力，提高粘土對(duì)聚合物的吸附。(2)鹽對(duì)聚合物有鹽析效應(yīng)，使聚合物在溶液中的化學(xué)位提高，自溶液逃逸的傾向增大，從而提高吸附量。(3)正離子壓抑聚離子的聚電解質(zhì)效應(yīng)，使聚離子卷曲而能較密集地排布在吸附劑，吸附量因此提高。然而，隨鹽濃度的增加，到達(dá)一定較好的濃度后，吸附量有可能下降，其原因?yàn)椋?1)鹽與聚合物競(jìng)爭(zhēng)吸附于粘土表面，鹽的濃度增加，鹽在粘土表面吸附后封閉粘土表面的一部分“-O-”或“-OH”等吸附點(diǎn)，阻礙了高分子的吸附；(2)對(duì)于低分子聚合物，其吸附多發(fā)生于粘土層面，鹽引入后將壓縮粘土層間，因此使聚合物吸附量下降。2.

31、溫度的影響關(guān)于溫度對(duì)聚合物在粘土上吸附的影響報(bào)導(dǎo)不多，其規(guī)律為：(1)對(duì)于低分子量聚合物，隨溫度的升高，其吸附量下降；(2)對(duì)于大分子量的聚合物，吸附為不可逆，溫度對(duì)吸附量的影響比較復(fù)雜，與聚合物、吸附劑、溶劑等結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及它們之間的相互作用有密切關(guān)系。3.pH值的影響10隨著體系pH值的提高，其吸附量將下降，原因?yàn)閜H值提高，增加了粘土表面的水化膜厚度與電位，同時(shí)使聚合物斥力增大，聚合物變得伸展，而使吸附量下降，這主要是針對(duì)聚合物在粘土的平面吸附，而對(duì)于粘土的層間吸附，其影響結(jié)果相反。1.4研究思路鉆井液降濾失劑是一種能控制鉆井液中液相向滲透性地層濾失，從而保持鉆井液造壁性能的材料。目前鉆

32、井作業(yè)中使用的降濾失劑主要有顆粒材料和水溶性高分子及有機(jī)材料，其中水溶性合成聚合物是降濾失劑發(fā)展的一個(gè)重要方向。大分子鏈上離子基團(tuán)的靜電排斥作用與水化作用將增大聚合物分子的流體力學(xué)體積，使溶液具有高粘度。因此，在聚合物中引入水化能力強(qiáng)、對(duì)陽(yáng)離子吸引力較弱的陰離子基團(tuán)是提高聚合物耐溫抗鹽性能的有效手段。人們采用AM與不飽和磺酸(鹽)制備了多種具有較好性能的共聚物。常用的磺化反應(yīng)性單體包括乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、丙烯基磺丙酯、烯丙氧基苯磺酸鈉、磺化乙烯基甲苯、磺甲基丙烯酰胺等。在各種含磺酸基團(tuán)的AM共聚物中，AM/AS共聚物得到了一定程度的研究。國(guó)內(nèi)也有文獻(xiàn)報(bào)道使用這兩種單體合成出了效果較好的鉆井

33、液降濾失劑，但是對(duì)于此類降濾失劑的抗溫、抗鹽性能沒有進(jìn)行更為深入的研究。鑒于此，本文在進(jìn)行降濾失劑的研制過程中主要遵循一下思路和原則：(1) 降濾失性能優(yōu)異；(2) 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；(3) 能適用于較寬的溫度及pH值范圍，抗鹽水至飽和；(4) 不會(huì)污染環(huán)境，符合環(huán)保要求；(5) 具有較高的性價(jià)比。1.5聚合物的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5為了使聚合物具有更高的抗鹽、抗鈣、抗高溫的性能，應(yīng)該從抵抗鹽的去水化作用以及避免處理劑與Ca2+、Mg2+離子的洛合作用考慮，選用處理劑上的水化基團(tuán)應(yīng)與受鹽的影響較小，又不與Ca2+、Mg2+發(fā)生沉淀的離子基團(tuán)。根據(jù)鉆井液處理劑使用的領(lǐng)域,提出以丙烯酰胺類聚合物為主的鉆井液處

34、理劑的設(shè)計(jì)思路如下:1.為了獲得高的熱穩(wěn)定性，降濾失劑分子主鏈的連接鍵，以及主鏈與親水基團(tuán)的連接鍵應(yīng)為“C-C”、“C-N”和“C-S”等鍵，應(yīng)盡量避免分子中有易氧化的醚鍵和易水解的酯鍵；2.為了盡量減輕高溫去水化作用，降濾失劑分子中的主要水化基團(tuán)應(yīng)選用親水性強(qiáng)的離子基，如磺酸基（-SO3-）、磺甲基（-CH2SO3-）和羧基（-COO-）等，以保證降濾失劑吸附在粘土顆粒表面后能形成較厚的水化膜，使鉆井液有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性；3.引入對(duì)鹽不敏感的磺酸基,以提高聚合物的耐鹽性【6】；4.為了增加抗鈣鹽性，在降濾失劑中加入Ca2+，控制粘土的分散能力使之保持適度的粗分散，能夠得到性能比較穩(wěn)定、對(duì)可溶鹽

35、侵污不敏感、對(duì)泥頁(yè)巖防塌效果好的鈣處理劑。從以上思路，因此準(zhǔn)備利用聚合物的長(zhǎng)分子鏈做主鏈，在側(cè)鏈上加入功能基團(tuán)來提高聚合物的抗溫抗鹽能力。同時(shí)，作為鉆井液降濾失劑聚合物還應(yīng)滿足以下要求：1.具有較強(qiáng)的耐溫抗鹽和抗高價(jià)金屬離子污染的能力,與現(xiàn)用的處理劑配伍；2.原料來源相對(duì)豐富,生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品價(jià)格能為市場(chǎng)接受；3.適用于多種類型的水基鉆井液體系。1.5.1單體的選擇根據(jù)油田普遍使用的聚合物降濾失劑所用單體的情況，并考慮單體的來源及價(jià)格，最后選用的單體為：丙烯酰胺（AM），其結(jié)構(gòu)如下：丙烯磺酸鈉（AS），其結(jié)構(gòu)為：以及丙烯酸（AA），其結(jié)構(gòu)為：本文采用三元共聚合成聚合物，首先合成丙烯酸鈣：丙烯酸

36、鈣，其結(jié)構(gòu)如下三元共聚AS+AM+丙烯酸鈣，其可能結(jié)構(gòu)式為：2 降濾失劑的合成2.1原料和儀器2.1.1原料和試劑丙烯酰胺(AM)分析純成都市科龍化工試劑廠丙烯磺酸鈉(AS)工業(yè)品西南石油大學(xué)產(chǎn)丙烯酸(AA)分析純成都市科龍化工試劑廠氫氧化鈉分析純成都市科龍化工試劑廠亞硫酸氫鈉分析純成都市科龍化工試劑廠過硫酸銨(APS)分析純成都市科龍化工試劑廠無水乙醇分析純成都市科龍化工試劑廠鈣膨潤(rùn)土化學(xué)純成都市金牛鉆井液廠無水碳酸鈉分析純成都市科龍化工試劑廠氧化鈣分析純成都市科龍化工試劑廠無水碳酸鈉分析純成都市科龍化工試劑廠無水氯化鈣分析純天津市塘沽鄧中化工廠氯化鈉分析純自貢市化學(xué)試劑廠2.1.2儀器和設(shè)

37、備ZNND6型六速旋轉(zhuǎn)粘度儀ZNND6青島照相機(jī)總廠電熱恒溫水浴HHS112成都醫(yī)療器械二廠增力電動(dòng)攪拌器JB50D上海標(biāo)本模型廠上皿電子天平FA1004上海精科天平電子天平MP2002上海恒平科學(xué)儀器有限公司常溫中壓濾失儀ZNX-型青島膠南同春石油機(jī)械廠變頻式滾子加熱爐BGRL9青島膠南石油儀器廠電熱保溫干燥箱CS2002重慶試驗(yàn)設(shè)備廠2.2主要實(shí)驗(yàn)方法2.2.1引發(fā)劑的選擇引發(fā)劑是一些容易分解，產(chǎn)生自由基并能引發(fā)單體使之聚合的化合物，在引發(fā)劑分子中有弱鍵，在熱能輻射能的作用下，沿著弱鍵均裂成兩個(gè)自由基，在一般聚合溫度下(40100)，要求引發(fā)劑的分解能在126147kJ/mol范圍，根據(jù)此

38、要求選擇引發(fā)劑11。1.引發(fā)劑和聚合物體系應(yīng)有良好的互溶性。例如：水溶液體系（以水為溶劑的水溶液聚合及水相沉淀聚合等）要選用水溶性引發(fā)劑，如：過硫酸鹽、水溶性氧化還原體系。2.各類引發(fā)劑均有一事宜溫度范圍，因此，要根據(jù)聚合反應(yīng)溫度來選擇引發(fā)劑，使之具有適中的引發(fā)速率。3.選用的引發(fā)劑體系與聚合反應(yīng)體系無副作用，對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)無不良影響，無毒，使用安全可靠。根據(jù)以上這些條件，在本文中的產(chǎn)品合成所選用的引發(fā)劑為過硫酸銨亞硫酸氫鈉的氧化還原體系。2.2.2合成方法自由基聚合反應(yīng)是高分子化合物的重要反應(yīng)之一，實(shí)現(xiàn)自由基聚合反應(yīng)的方法通常有四種：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。本文在實(shí)驗(yàn)過程中采用了

39、溶液聚合法，選用水作為溶劑。水溶液聚合操作簡(jiǎn)單，利于實(shí)驗(yàn)室的合成。丙烯酰胺、丙烯酸鈣和丙烯磺酸鈉的共聚反應(yīng)：2.3反應(yīng)影響因素的研究2.3.1實(shí)驗(yàn)步驟1.合成實(shí)驗(yàn)在三頸燒瓶中加入一定量的AA并加入適量的水，以AA和氧化鈣質(zhì)量比為2：1的比例緩慢加入一定量的氧化鈣，溶解攪拌均勻后在30反應(yīng)30分鐘，再加入一定量的AM和AS，加入適量的水，使單體濃度在一定的范圍內(nèi)，攪拌均勻后用10%氫氧化鈉溶液中和并調(diào)節(jié)pH值再放入恒溫水浴中加熱，按單體總量的百分比加入一定量的過硫酸銨和亞硫酸氫鈉作引發(fā)劑攪拌均勻后反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)得到凝膠狀產(chǎn)物。待其冷卻后，再用無水乙醇洗滌，剪切后于8090下烘干粉碎即得產(chǎn)品。

40、2.濾失量的測(cè)定在4%的鈣膨潤(rùn)土鉆井液基漿中加入合成產(chǎn)物，高速攪拌20min，其間停機(jī)兩次以刮下黏附在容器壁和攪拌桿上的降濾失劑，并將每份泥漿在室溫下密閉容器中養(yǎng)護(hù)16h，分別用ZNX-型中壓濾失儀來測(cè)定濾失量(FL)。2.3.2反應(yīng)溫度的選擇根據(jù)自由基共聚反應(yīng)原理，反應(yīng)溫度低時(shí)有利于得到較高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物。但在本工作實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)溫度低時(shí)聚合困難，聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期很長(zhǎng)，產(chǎn)物的分子質(zhì)量也不高。但當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，產(chǎn)物的分子質(zhì)量大幅度降低，且易出現(xiàn)暴聚。因而本實(shí)驗(yàn)在 AM:AA:AS質(zhì)量比為6:2:1，單體濃度為10%，引發(fā)劑濃度為1%，引發(fā)劑摩爾比為 1/1 ,在pH值為7下改變反應(yīng)體系

41、溫度反應(yīng)5h，并對(duì)共聚物的降濾失量進(jìn)行測(cè)量,如表2.1所示：表2.1反應(yīng)溫度對(duì)濾失量的影響溫度/3040506070濾失量/mL17.614.513.513.213.6圖2.1反應(yīng)溫度對(duì)濾失量的影響從圖2.1中可以看出，反應(yīng)溫度低時(shí)有一定的降濾失效果，在溫度60能夠得到最低的濾失量，溫度在5070降濾失量變化不是很明顯，因而選擇60左右為反應(yīng)溫度。2.3.3反應(yīng)時(shí)間的選擇對(duì)于自由基聚合反應(yīng)而言，反應(yīng)時(shí)間主要影響單體的反應(yīng)程度。反應(yīng)初期，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率逐漸增加。故本實(shí)驗(yàn)選擇在60，AM:AA:AS質(zhì)量比為6:2:1，引發(fā)劑濃度為 1%，摩爾比為 1/1 ，在pH值為7單體濃度10下改

42、變反應(yīng)時(shí)間對(duì)共聚物降濾失量進(jìn)行評(píng)價(jià)。表2.2反應(yīng)時(shí)間對(duì)濾失量的影響反應(yīng)時(shí)間/h0.51357濾失量/mL17.215.514.613.213.4圖2.2反應(yīng)時(shí)間對(duì)濾失量的影響從圖2.2中可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，聚合物降濾失的能力也在增加，當(dāng)時(shí)間達(dá)到5h時(shí)，降濾失效果開始變得平穩(wěn)，因而選擇反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)。2.3.4單體濃度的選擇在其它反應(yīng)條件一定時(shí)，單體濃度較低和較高時(shí)均不能得到較高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物，單體濃度必須控制在適當(dāng)范圍。因而在溫度60，AM:AA:AS質(zhì)量比為6:2:1，引發(fā)劑濃度為 1%，摩爾比為 1/1 ，在pH值為7下改變單體濃度，反應(yīng)5h，并對(duì)共聚物降濾失量進(jìn)行評(píng)價(jià)。聚

43、合單體濃度是指所有參加反應(yīng)的單體的總質(zhì)量與總?cè)芤旱馁|(zhì)量比。如表2.5示，表2.3單體濃度對(duì)濾失量的影響單體濃度/%51015202530濾失量/mL25.313.212.312.814.516.3圖2.3單體濃度對(duì)濾失量的影響從圖2.3中可以看出，當(dāng)單體濃度較小時(shí)對(duì)降濾失效果不是很理想，當(dāng)單體濃度達(dá)到25%時(shí)降濾失效果開始降低，這可能是由于改變單體濃度會(huì)改變共聚物的分子量從而改變降濾失效果。因而單體濃度選擇在15%左右時(shí)比較合適。2.3.5單體配比的選擇單體的配比不同，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率會(huì)不同，同時(shí)，聚合物大分子長(zhǎng)鏈中各基團(tuán)所占的比例也就不同，對(duì)降濾失的效果也就不同。故采用單因素法研究單體的配比對(duì)濾

44、失量的影響。用引發(fā)劑用量1(占單體總量)，溫度50，pH值為7；單體濃度15來考察單體配比。(1).當(dāng)AA/AS比例一定，改變AM的加量，選擇5個(gè)配方，對(duì)應(yīng)1、2、3、4、5表2.4單體AM配比對(duì)濾失量的影響單體配比/AM：AA：AS濾失量/mL5:2:0.514.56:2:0.513.27:2:0.512.38:2:0.511.89:2:0.511.0圖2.4單體AM加量對(duì)濾失量的影響從圖2.4中可以看出，當(dāng)AM的加量比在89時(shí)，相比之下有較好的降濾失效果(2).根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)得出AM的合適范圍，改變AA的加量，選擇6個(gè)配方，對(duì)應(yīng)1、2、3、4、5、6表2.5單體AA配比對(duì)濾失量的影響單體配比

45、/AM：AA：AS濾失量/mL8:2:111.68:4:111.38:6:111.49:2:111.29:4:111.09:6:110.5在直角坐標(biāo)系中作出鉆井液濾失量的曲線圖：圖2.5單體AA加量對(duì)濾失量的影響從圖2.4中可以看出，AA和AS的加量配比對(duì)聚合物的降濾失性能不是非常明顯，在AA:AS為2:1和4:1時(shí)，降濾失效果相對(duì)較好。當(dāng)AM加量在9時(shí)使泥漿的粘度上升，因此AM的加量選擇在8，AA選擇在24，AS選擇在1左右。(3).根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)得出AM的合適范圍，改變AS的加量，選擇6個(gè)配方，對(duì)應(yīng)1、2、3、4、5、6表2.6單體AS配比對(duì)濾失量的影響單體配比/AM：AA：AS濾失量/mL

46、8:2:0.511.88:4:0.511.58:2:111.68:4:111.38:2:211.58:4:211.4圖2.6單體AS加量對(duì)濾失量的影響從圖2.6中可以看出，改變AS的加量對(duì)聚合物降濾失性的影響不是很明顯，當(dāng)單體配比為AM:AA:AS=8:4:1時(shí)有最小的濾失量，因而選擇AM:AA:AS=8:4:1為最佳的單體配比。2.3.6引發(fā)劑濃度的選擇在其它反應(yīng)條件一定時(shí)，引發(fā)劑濃度較低和較高時(shí)均不能得到所需的聚合物產(chǎn)物，當(dāng)引發(fā)劑濃度過低時(shí)，轉(zhuǎn)化率極低，過高容易引起爆聚，引發(fā)劑濃度必須控制在適當(dāng)范圍，所以本章實(shí)驗(yàn)中引發(fā)劑濃度分別選擇 0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%。1.1

47、%。因而在溫度60，AM:AA:AS質(zhì)量比為8:4:1，單體濃度為15%在pH值為7下改變引發(fā)劑濃度，反應(yīng)5h，并對(duì)共聚物降濾失量進(jìn)行評(píng)價(jià)。如表2.7示：表2.7引發(fā)劑濃度對(duì)濾失量的影響引發(fā)劑濃度/%0.60.70.80.91.01.1濾失量/mL21.317.213.411.211.329.8圖2.7引發(fā)劑濃度對(duì)濾失量的影響 從圖2.7中可以看出，當(dāng)引發(fā)劑的濃度較低時(shí)的降濾失效果不明顯，是由于聚合物的產(chǎn)率低而使降濾失劑的性能降低；當(dāng)引發(fā)劑濃度達(dá)到1.1%時(shí)基本失去了降濾失效果，說明此時(shí)聚合物發(fā)生了爆聚改變了聚合物的降濾失性；引發(fā)劑濃度在0.9%時(shí)有最低的濾失量，因而選擇引發(fā)劑濃度為0.9%。

48、2.4合成最佳條件的確定2.4.1正交實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步考察實(shí)驗(yàn)條件，以確定最佳實(shí)驗(yàn)方案，本文采用正交實(shí)驗(yàn)法。正交實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是考慮的因素比較全面，因素之間搭配均勻，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布均衡，實(shí)驗(yàn)結(jié)果整齊可比，反映規(guī)律準(zhǔn)確。因而對(duì)本實(shí)驗(yàn)的合成條件的優(yōu)化，決定采用L9(34)表，L9(34)即9組實(shí)驗(yàn)，4因素，每因素3水平。這種正交表的優(yōu)點(diǎn)是考慮因素比較多，能從總體上反映各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響趨勢(shì)；水平劃分比較細(xì)，使我們能迅速找到最佳實(shí)驗(yàn)條件；實(shí)驗(yàn)次數(shù)比較少。合成以產(chǎn)物降濾失量最好為目的，篩選最佳合成條件。2.4.2合成條件的優(yōu)化采用單因素試驗(yàn)所得的反應(yīng)配比，通過L9(34)的正交試驗(yàn)，對(duì)反應(yīng)物的單體濃度、反應(yīng)的

49、pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的確定。實(shí)驗(yàn)步驟：在單體配比為AM:AA:AS=8:4:1時(shí)，調(diào)節(jié)單體濃度和pH值，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下合成降濾失劑；并在4%的鈣膨潤(rùn)土鉆井液基漿中加入合成產(chǎn)物，攪拌均勻，養(yǎng)護(hù)16h后，分別用ZNX型中壓濾失儀來測(cè)定濾失量(FL)。a)表頭設(shè)計(jì)表2.8 合成條件優(yōu)選正交試驗(yàn)表因素水平ABCD單體濃度/%反應(yīng)溫度/pH值反應(yīng)時(shí)間/h110506421560753207086注：引發(fā)劑加量為占單體總量的百分?jǐn)?shù)。b)試驗(yàn)計(jì)劃表2.9 合成條件優(yōu)選正交試驗(yàn)計(jì)劃的制定因素試驗(yàn)號(hào)ABCD濾失量/mL110506410.3210607511.0310708613.34155

50、07611.2515608410.0615706511.1720508510.6820606610.192070749.9c)數(shù)據(jù)分析表2.10 合成條件優(yōu)選正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析因素試驗(yàn)號(hào)ABCD134.632.131.530.232.331.132.132.730.634.333.934.6/3211.510.710.910.1/310.810.411.110.9/310.211.411.711.5R31.31.00.81.4優(yōu)化條件E3F2G1H11為某一水平三次組合配方的三次試驗(yàn)結(jié)果之和；2/3為三次試驗(yàn)結(jié)果之和的平均值；3R極差，表示某因素水平的最大差值。從表2.13可以看出，在合成條件的

51、優(yōu)化中，通過再次的正交試驗(yàn)及對(duì)產(chǎn)物濾失量的測(cè)定，得到了合成條件的最優(yōu)條件：?jiǎn)误w濃度為：20%pH 值為：7反應(yīng)溫度為：60反應(yīng)時(shí)間為：4h2.4.3最佳合成條件根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果可以得到丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉和丙烯酸鈣三元共聚物降濾失劑的最佳合成條件：反應(yīng)溫度：60反應(yīng)時(shí)間：4hpH 值： 7引發(fā)劑濃度：0.9%單體濃度：20%單體配比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：AM:AA:AS=8:4:12.5降濾失劑的性能評(píng)價(jià)根據(jù)SY/T524191水基鉆井液用降濾失劑評(píng)價(jià)程序8，對(duì)合成的多元聚合物降濾失劑進(jìn)行淡水基漿實(shí)驗(yàn)，抗溫、抗鹽、抗鈣實(shí)驗(yàn)來對(duì)多元聚合物降濾失劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.5.1聚合物降濾失劑的性能評(píng)

52、價(jià)2.5.1.1淡水基漿實(shí)驗(yàn)a、淡水基漿的配制在5000mL水中，加入200g的鈣膨潤(rùn)土和10g Na2CO3，用高速攪拌器攪拌5min，停機(jī)兩次刮下黏附在容器壁和攪拌桿上的膨潤(rùn)土，繼續(xù)攪拌15min后，于室溫下密閉放置養(yǎng)護(hù)24h后，備用。b、淡水基漿實(shí)驗(yàn)取5份淡水基漿，每份350mL加入泥漿杯中，編號(hào)后，分別在2、3、4、5號(hào)中加入產(chǎn)品0.7%、0.8%、0.9%、1.0%；1號(hào)杯中不加產(chǎn)品，每個(gè)試樣都高速攪拌20min，其間停機(jī)兩次以刮下黏附在容器壁和攪拌桿上的降濾失劑，并將每份泥漿在室溫下密閉容器中養(yǎng)護(hù)16h，分別用ZNND6型六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和ZNX型中壓失水儀來測(cè)定表觀粘度（AV）、塑

53、性粘度（PV）、動(dòng)切力（YP）和濾失量（FL），其計(jì)算公式如下：AV=0.5600 (2.1)PV=600-300 (2.2)YP=0.511（300-PV） (2.3)將所得的數(shù)據(jù)記錄于下表中：表2.11 降濾失劑的加量對(duì)鉆井液基漿性能的影響評(píng)價(jià)指標(biāo)降濾失劑的加量/%AV/mPa·sPV/mPa·sYP/mPa·sFL/mL基漿8.05.62.431.30.722.510.012.813.00.826.013.512.812.30.935.515.021.011.51.041.019.022.510.8在直角坐標(biāo)系中作出降濾失劑的加量對(duì)鉆井液濾失量的關(guān)系圖，畫出平滑的曲線。如下圖：圖2.8 降濾失劑的加量對(duì)鉆井液濾失量的影響從圖2.8可以看出，淡水鉆井液濾失量隨著降濾失劑的加量的增加而減少，再與基漿的濾失量相比，可以看出合成的聚合物降濾失劑具有較好的降濾失效果。2.5.1.2抗溫實(shí)驗(yàn)每次取5份淡水基漿，每份350mL加入泥漿杯中，編號(hào)后，分別在2、3、4、5號(hào)中加入產(chǎn)品0.7%、0.8%、0.9%、1.