钟汉毅，邱正松，黄维安，张道明，孙栋



PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

钟汉毅，邱正松，黄维安，张道明，孙栋

(中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东青岛，266580)

针对泥页岩水化特征，结合树枝状聚合物独特的结构与性能，将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂，通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数(G0~G5)PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析不同代数PAMAM与黏土的作用，并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂，构建新型水基钻井液体系。研究结果表明：树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散，G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂，适当降低介质pH可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同，G0为单层吸附；G1，G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关，随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变；G4和G5相对分子质量较大，由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间，主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀，G5能阻止黏土颗粒的水化分散，将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出，接近油基钻井液。

树枝状聚合物；聚酰胺胺；泥页岩水化；协同作用；抑制性

泥页岩水化膨胀与分散导致的井壁失稳一直是油气井工程中的技术难题，特别是随着页岩气等非常规油气资源勘探开发力度加大，泥页岩井壁稳定问题愈加突出，开发新型高效环保的泥页岩抑制剂尤为迫切。……