钻井液用黏弹性聚合物MVPP的室内合成及性能评价

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第3期钻井液与完井液、，o1．29No．32012年5月DRILLINGFLUID&C0MPLET10NFLUIDMav2012【理论研究与应用技术】钻井液用黏弹性聚合物MVPP的室内合成及性能评价杨倩云，郭保雨(胜利石油管理局钻井工程技术公司，山东东营)杨倩云等．钻井液用黏弹性聚合物MVPP的室内合成及性能评价[J]．钻井液与完井液，2012，29(3)：19—22．摘要疏水性聚合物是一种特殊的新型黏弹性聚合物，其水溶液的力学行为介于弹性固体和黏性液体之间。由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力作用而在分子间自动产生可逆性的巨大

2、的三维立体网状结构，致使溶液具有较强的剪切稀释性。在确定室内合成工艺条件、技术参数的基础上，对自制的黏弹性聚合物MVPP进行了室内性能评价实验，并与膨润土和国内外同类聚合物进行了性能对比。结果表明，黏弹性聚合物具有优良的综合性能：高的黏度、切力值，优良的黏弹性、抗盐抗温性、剪切稀释性、抑制性和降滤失能力；其抗温性远高于国内外同类处理剂，单剂水溶液能抗100℃高温，抗NaC1和CaC1的饱和盐水，具有比膨润土和国内外同类处理剂更加优良的增黏提切的能力，可用其代替或部分代替膨润土，用以配制抗高温抗盐低／无固相钻井液。关键词增黏剂；黏弹性聚合物；疏水缔合；剪切稀释；抗盐；抗温中图分类号：

3、TE254．4文献标识码：A文章编号：10015620(2012)03—0019—040引言温抗盐性能、降滤失性能和稳定性的新型黏弹性聚合物。该黏弹性聚合物将能够替代或者部分替代膨黏弹性聚合物溶液同时具有表面活性剂和聚合润土，从而解决高密度下抗高温抗盐问题，提高钻物的性质，其水溶液具有黏、弹兼具的流变特征，井液性能，优化钻井液体系及流变参数，保护油气为假塑性非牛顿流体。可以通过设计使黏弹性聚合层，降低钻井综合成本[1-31。物具有独特的分子结构，增强其剪切稀释性，在低速下以黏性流动为主，少量聚合物即可提供很大黏1黏弹性聚合物MVPP的室内合成度，从而保证钻井液悬浮携屑能力，减少钻井

4、液的1．1MVPP的合成固相含量，替代膨润土；在高速下，聚合物溶液力利用羟乙基纤维素分子链上的活泼羟基与长链学响应以弹性为主，在钻进过程中具有稳定井壁的疏水单体发生Williamson醚化反应，将长链的疏水能力。此外，其网状结构束缚大量自由水，使钻井单体引人到羟乙基纤维素的亲水分子链上，制备疏液具有优良的降滤失能力；分子链带亲水性的负电水缔合改性羟乙基纤维素。在确定最佳疏水单体基荷，使其易于水化，在静电力和水化膜斥力的作用础上，确定了最佳合成工艺条件，包含反应温度、下，使卷曲的高分子链得以伸展，在岩层表面多点活化剂浓度、HEC浓度、疏水单体用量和反应时间吸附形成薄膜，对水敏性地层起

5、到减轻侵蚀作用，等，合成了新型的黏弹性聚合物MVPP。对破碎地层具有良好的护壁性能，有利于降低钻具与井壁泥皮之间的摩擦阻力，减少钻具磨损。1-2结构表征利用黏弹性聚合物的流变性和溶液结构特点，对HEC经过疏水改性后的黏弹性聚合物研制出了配制工艺简单、具有优良剪切稀释性、耐MVPP，以及本体HEC分别进行了红外光谱分析，基金项目：中石化基金项目《钻井液用粘弹性聚合物的研究与应用》(JP09006)。第一作者简介：杨倩云，工程师，2004年获得中国地质大学(武汉)工程学院硕士学位，现在主要从事泥浆工艺研究。地址：山东省东营市胜利石油管理局钻井工程技术公司泥浆工艺研究所；邮政编码2570

6、64；电话(0546)8721047；E．mail：yangqianyun．slyt@sinopec．tom。学兔兔www.xuetutu.com20钻井液与完井液2012年5月结构见图1、图2。对比HEC和MVPP的红外光谱聚合物溶液浓度越高，黏弹性响应越高；当频率由OO图发现，经疏水改性的HEC在1375cm和1450低到高时，聚合物分子链被逐渐剪切拉伸舒展，网cm附近的吸收峰有不同程度的变化，1375cm架结构增强，黏弹性缓慢增加。和1450cm处分别为甲基和亚甲基的对称弯曲振图2．1．2温度对聚合物MVPP黏弹性的影响O图2动峰和不对称弯曲振动峰，其峰值增加反映了分子采用美

7、国TA公司AR1500ex流变仪对上述实中烷烃结构的增加。由此可以确认，HEC经疏水改验中的0．5％黏弹性聚合物水溶液进行温度扫描，性后，其分子链上引入了长链烷烃基团。黏弹性聚合物的黏弹性变化情况见图4。lOO毒m。·l2000300040000．0l30405060708090100110120130a／cm℃HEC的红外光谱图图4温度对MVPP黏弹性的影响从图4可以看出，随着温度升高，MVPP的储能模量和耗能模量都先缓慢下降，在100时，黏弹性同时骤降，但弹性模量