钻井液用耐高温降滤失剂FRT2的合成及性能研究

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1、2012年3月夏小春等．钻井液用耐高温降滤失剂FRT一2的合成及性能研究7钻井液用耐高温降滤失剂FRT一2的合成及性能研究夏小春，易勇，郭磊，赵志强，胡进军，党海锋(中海油田服务股份有限公司油田化学研究院，北京101149)[摘要]由丙烯腈(AN)、2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸(AMPS)和Ⅳ，Ⅳ，_二甲基丙烯酰胺(DMAM)聚合制备了水基钻井液用耐高温聚合物降滤失剂FRT一2，分别在评价土基浆、淡水基浆、盐水基浆、海水基浆和聚磺钻井液中评价了其性能。结果表明，加入1％FRT一2后，淡水基浆、盐水基浆、海水基浆的高温高压(HTHP)滤失量明显下降；在海上油田使用的聚磺钻井液中加人1％FR

2、T一2，HTHP滤失量(205oC，3．45MPa)可控制在35mL左右，表现出较好的耐温性能和降滤失性能。[关键词]钻井液处理剂降滤失剂聚磺钻井液合成油田使用的降滤失剂种类有：淀粉衍生物、纤磺钻井液中评价了FRT一2的降滤失性能，并与维素衍生物、褐煤树脂、合成树脂(如磺化酚醛树国外耐高温降滤失剂进行了比较。脂)、聚丙烯酸盐和人工合成的2一丙烯酰胺基一1实验部分2一甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物等。淀粉和1．1原料和试剂纤维素衍生物类降滤失剂耐温低于150℃；树脂丙烯腈(AN)、2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺类降滤失剂的耐温能力稍强，但也低于180℃，且酸(AMPS)、N，N一二甲基丙烯酰

3、胺(DMAM)，均抗污染能力有限。因此，应用于钻探井底温度超为工业品；过硫酸铵、NaOH，均为分析纯。过180℃的钻井液的降滤失剂主要为人工合成的1．2合成方法AMPS多元共聚物¨J。将NaOH溶于适量水配成溶液，在搅拌下加AMPS单体分子结构中带有大的磺酸侧基，入AMPS使之溶解。然后加入AN和DMAM，搅在聚合物分子结构中引入AMPS将增加大分子运拌，使之溶解，并用质量分数为10％的NaOH溶动阻力，从而使聚合物具有较高的热稳定性；同时液调节溶液的pH值至要求。控制温度，加入所磺酸基具有较强的水化特性，对盐不敏感4]。因需量的引发剂过硫酸铵，在搅拌下反应30rain左此，AMPS二元或

4、三元共聚物具有耐温、抗盐、抗右，得聚合物凝胶。将所得产物剪切造粒，于钙和抗镁污染能力。在设计耐高温聚合物降滤失105℃下烘干粉碎，得白色粉末状AN／AMPS／剂的分子结构时，还需要考虑带吸附基团的非离DMAM三元共聚物，即为耐高温聚合物降滤失剂子型单体的性能。常见非离子单体为丙烯酰胺FRT一2。(AM)、甲基丙烯酰胺(MAM)和Ⅳ，Ⅳ一二甲基丙1．3基浆和钻井液配制烯酰胺(DMAM)。AM类聚合物分子结构中酰胺(1)评价土基浆。于浆杯中称取21g评价土和基极易高温水解，导致聚合物失去其原有功效；350g蒸馏水，高速搅拌20min，即得评价土基浆。DMAM类聚合物分子结构中酰胺基由于双甲基(

5、2)淡水基浆。于浆杯中称取264g10％的的空间位阻效应而具备较强的耐温能力，但价格预水化±般土浆和160g蒸馏水，高速搅拌20min，较贵，用其生产的产品成本高。即得淡水基浆。为了降低聚合物降滤失剂的成本，引入成本(3)盐水基浆。于浆杯中称取264g10％的较低且耐温性能较好的非离子单体丙烯腈(AN)，采用水溶液聚合法，使AN与AMPS和DMAM共收稿日期：2012—01—11。聚，研制出一种耐高温聚合物降滤失剂FRT一2。作者简介：夏小春，硕士，工程师，从事油田化学品的开发。基金项目：中海油田服务股份有限公司基金项目(项目编号在评价土基浆、淡水基浆、盐水基浆、海水基浆、聚YHBO9YF

6、024)。精细石油化工进展第I’13。卷第●3期，，J8ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS预水化圾土浆、160g蒸馏水和16gNaC1，高速搅结果见表1。拌20min，即得盐水基浆。表1加入FRT-2的不同基浆的滤失量(4)模拟海水基浆。于浆杯中称取264g10％的预水化圾土浆和160g模拟海水(根据标准ASTMD1141—J98StandardPracticeforthePreparationofSubstituteOceanWater配制)，高速搅拌20min，即得模拟海水基浆。(5)聚磺钻井液。配方为：4％海水j；l}殳土浆+0．3％NaOH+0．2％Na2CO

7、3+0．2％PAC—LV(低黏聚阴离子纤维素)+2％SMP一1(磺化酚醛树脂)+2％TEMP(磺化褐煤)+2％DY兀’(封由表1可知，API滤失量与HTHP滤失量没堵剂)+5％KC1+2％JLX—C(聚合醇)+有对应关系。这是由于聚合物分子在室温和高温1％LUBE(润滑剂)+1％聚合物降滤失剂FRT一2。下与膨润土吸附能力以及功能团的水化性能存在加重晶石，使钻井液相对密度为1．35。按上述配差异，因此评价耐高温降滤失剂应