抗高温有机硅降滤失剂的合成及性能评价*
2021-12-01由福昌周书胜韩银府
化学工程师 2021年10期
由福昌,周书胜,韩银府,符 合,高 阳
(荆州嘉华科技有限公司,湖北 荆州 434000)
近年来,丙烯酰胺类聚合物常作为水基钻井液的重要处理剂之一,使钻井液性能满足现场工程需求[1],当其作为钻井液降滤失剂时,聚合物分子中含有大量的酰胺基,作为吸附基团,使聚合物分子稳定地吸附在黏土表面,可避免黏土颗粒碰撞而聚集,使黏土表面形成水化膜[2]。在压差下,钻井液固相堆积形成泥饼,水化膜受压变形使泥饼的渗透率降低,达到降滤失作用。随着常规油气资源的开发使其逐渐衰竭,促使钻探工作向深部地层油气资源投入[3],油气资源埋藏深、地温梯度大使井筒温度超过170℃。受高温影响,使降滤失剂分子难以稳定吸附在黏土表面。降滤失剂分子脱附后,黏土聚集沉淀,钻井液中的网架结构遭受破环,使钻井液性能滤失量明显增大,护壁性能差[4]。如何提高降滤失剂分子在高温作用对黏土表面发生牢固吸附这一问题值得深入研究。近年来,学者通过功能性单体优化设计以及黏土层间结构分析,常通采用过硅烷偶联剂对聚合物进行改性,在分子上引入硅羟基,使分子与黏土表面羟基发生缩聚反应,形成Si-O-Si 键,该键断裂能垒高,在高温下不易断裂,对黏土吸附能力强[5-7]。常见硅烷偶联剂有乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570),使降滤失剂具有抗高温、抗盐性能。基于上述分析,本文采用丙烯酰胺(AM)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体制备抗高温有机硅降滤失剂,并评价了其性能。……
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