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抗高温抗复合盐支链型聚合物降滤失剂的合成及其性能

邢林庄 袁玥辉 叶成 屈沅治 孙晓瑞 高世峰 任晗

邢林庄,袁玥辉,叶成,等. 抗高温抗复合盐支链型聚合物降滤失剂的合成及其性能[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):703-710 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.002
引用本文: 邢林庄,袁玥辉,叶成,等. 抗高温抗复合盐支链型聚合物降滤失剂的合成及其性能[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):703-710 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.002
XING Linzhuang, YUAN Yuehui, YE Cheng, et al.Synthesis and evaluation of a high temperature salt-resistant chain polymer filter loss reducer[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):703-710 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.002
Citation: XING Linzhuang, YUAN Yuehui, YE Cheng, et al.Synthesis and evaluation of a high temperature salt-resistant chain polymer filter loss reducer[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):703-710 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.002

抗高温抗复合盐支链型聚合物降滤失剂的合成及其性能

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.002
详细信息
    作者简介:

    邢林庄,高级工程师,现在主要从事钻井相关技术与管理工作。电话 18999505658;E-mail:xinglz@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE254.4

Synthesis and Evaluation of a High Temperature Salt-Resistant Chain Polymer Filter Loss Reducer

  • 摘要: 针对深井钻探中钻井液处理剂抗温抗复合盐性能不足的问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)为单体,以过硫酸钾和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了一种支链型聚合物降滤失剂(PAANDA)。通过实验优化确定了最优合成条件为:n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVCL)∶n(DMDAAC)∶n(APEG)=50∶20∶5∶10∶15,反应温度为50 ℃,反应时间为4 h,引发剂用量为0.3%。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H- NMR)确定了聚合产物的分子结构,通过热重分析(TGA)测得PAANDA 热分解温度大于300 ℃,表明其具有良好的热稳定性。同时,应用于水基钻井液中,进一步评价PAANDA 对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PAANDA 加量为2.0%时,180 ℃老化后API滤失量为4.0 mL,高温高压滤失量为22.6 mL(180 ℃),同时具有抗复合盐能力,抗盐钙能力优于国外同类产品 Driscal D。

     

  • 随着中国能源需求增大,浅层油气资源逐渐消耗殆尽,油气勘探开发向深部地层发展。新疆、四川等地钻井深度普遍超过6000 m,最深接近9000 m [1-4]。深部地层温度压力高、地质条件复杂,在钻探过程中高温高压与高盐钙地层环境易造成钻井液受污染、失效处理剂问题,引发钻井安全事故,严重影响钻井周期[5-7]。降滤失剂作为钻井液的核心处理剂之一,起到减少钻井液滤液侵入地层的关键作用。目前,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主体的聚合物降滤失剂受到广泛研究,取得了一定成就[8-12]。但目前的降滤失剂研究以线型聚合物为主,在性能上难以满足深井钻探对降滤失剂抗高温、抗复合盐的要求。烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)是一种具有较长侧基的聚醚大分子单体,在聚合中引入聚醚单体可合成支链型聚合物,此类聚合物在水溶液中主链刚性强,分子结构规整,用于水基钻井液降滤失剂可提高钻井液的抗盐性能,且增黏作用明显[13-18]。选用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-丙烯基己内酰胺(NVCL)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、APEG 为单体,通过水溶液自由基共聚反应,合成了一种水基钻井液用支链型聚合物降滤失剂PAANDA,并探究了其最佳合成工艺与抗温抗复合盐性能。

    主要材料:AM、AMPS、NVCL,分析纯;DMDAAC、APEG-1000、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、 氯化钠、 无水氯化钙、氢氧化钠。

    主要仪器:GW-300型高温滚子加热炉、ZNN-D6B型六速旋转黏度仪、SD3型中压滤失仪、GGS71-B型高温高压失水仪、乌氏黏度计、Nicolet IS10型傅里叶变换红外光谱仪、Bruker AVANCE III 600M 核磁共振仪、NETZSCH STA 449 F5/F3型热重分析仪、马尔文Zeta电位仪、UV-3600紫外分光光度计。

    称取一定量的AMPS 溶于蒸馏水中,利用NaOH溶液调节pH 值至中性,按照一定的物质的量比加入聚合单体,配制浓度为20%的单体水溶液,并转移至三口烧瓶中,在氮气保护下搅拌30 min 后加入一定量的过硫酸钾和亚硫酸氢钠,升温反应一段时间后将所得液体放入烘箱,于65 ℃干燥24 h,经研磨粉碎后得到目标产物PAANDA。支链型聚合物PAANDA的结构式如图1所示。

    图  1  降滤失剂PAANDA的分子结构

    将PAANDA 与KBr混合研磨均匀,压片后使用红外光谱仪扫描得到红外光谱图(波长范围:400~4000 cm−1,扫描次数:32次)。将PAANDA溶于D2O中,用600M核磁共振仪测得到核磁共振H谱图。将PAANDA粉末用热重分析仪在氮气保护中测定了PAANDA 的热稳定性(加热速度:10 ℃/min,温度范围:40~600 ℃)。

    在高搅杯中加入400 mL 蒸馏水,在高速搅拌下加入16 g 膨润土,1.2 g NaHCO3, 高速搅拌20 min,期间停下2 次刮下杯壁上黏附的黏土,在密闭容器中养护24 h得到淡水基浆。将一定量的PAANDA 加入到配制好的基浆中,高速搅拌20 min 后,按照GB/T 16783—2014《石油天然气 钻井液现场测试 第1部分:水基钻井液》标准利用旋转黏度计、中压滤失仪、高温高压失水仪进行钻井液流变和滤失性能测定,利用马尔文Zeta电位仪测定钻井液浆的Zeta电位值,利用分光光度法测定聚合物吸附量。

    影响共聚物性能的因素主要有单体物质的量比、引发剂浓度、反应温度、反应时间等。以加入1%合成聚合物的淡水基浆经 160 ℃老化16 h 后的API滤失量为评价标准,先选定单体物质的量比为AM∶AMPS∶NVCL∶DMDAAC∶APEG=50∶20∶10∶10∶10,引发剂用量为 0.2%,反应温度为 60 ℃,反应时间为 6 h。固定其他反应条件不变,改变单因素,通过对实验条件优选,确定支链型聚合物的最佳合成条件。

    2.1.1   单体物质的量比

    在聚合反应中单体物质的量比直接影响着共聚物的分子链结构,从而影响其抗温抗盐性能及降滤失效果。表1列出了在不同物质的量比条件下合成聚合物降滤失剂的使用效果。当单体物质的量比 AM∶AMPS∶NVCL∶DMDAAC∶APEG=50∶20∶5∶10∶15时,在160 ℃老化16 h 后基浆滤失量最小,为 10.5 mL,因此优选其为最佳单体物质的量比。

    表  1  单体物质的量比对聚合物降滤失性能的影响
    AM∶AMPS∶NVCL∶
    DMDAAC∶APEG
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    50∶20∶10∶10∶1012.07.54.513.5
    40∶20∶10∶10∶2011.58.53.016.2
    50∶20∶5∶10∶1513.59.04.510.5
    50∶20∶15∶10∶516.010.55.512.8
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    2.1.2   反应条件优化

    聚合物的合成受多个反应条件影响,主要包括引发剂用量、反应温度、反应时间等。其中引发剂用量直接影响聚合反应的速率与产物的分子量大小;聚合温度控制着聚合反应速率,温度过高易使聚合反应发生爆聚现象,导致单体反应不完全;反应时间影响聚合产物的分子量大小(见表2)。经实验优化,确定了聚合的最佳反应条件为:引发剂用量0.3%,反应温度50 ℃,反应时间4 h,此条件下的聚合产物黏均分子量为1.6×105 g·mol−1,加样老化后基浆的API滤失量最小,为8.0 mL。

    表  2  在不同反应条件下的PAANDA性能
    引发剂/
    %
    T反应/
    t反应/
    h
    黏均分子量/
    g·mol-1
    FLAPI/
    mL
    0.26061.1×10510.8
    0.36061.3×1059.7
    0.46068.5×10411.2
    0.35061.5×1058.9
    0.34067.0×10411.4
    0.35051.6×1058.6
    0.35041.6×1058.0
    0.35039.2×10410.2
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    2.2.1   PAANDA的结构分析

    对PAANDA的结构进行了分析,其红外光谱图和核磁氢谱图见图2图3。由图2可知,3450 cm−1 处为AM和AMPS的N—H伸缩振动峰,2930 cm−1处为聚合物主链—CH2—的伸缩振动峰[19];2130 cm−1处为DMDAAC的N—CH3吸收特征峰;1628 cm−1处为AM、AMPS和NVCL的C=O吸收振动峰;1195 cm−1处为APEG中醚键的特征峰;1042和628 cm−1处为AMPS的磺酸根特征吸收峰。另外,红外光谱显示,在1680到1620 cm−1未出现碳碳双键的特征吸收峰,说明5种单体都发生了聚合反应,合成的聚合物为五元共聚物。由图3可知,δ=1.44对应为聚合物中AMPS单元中—CH3的化学位移;δ=1.55、1.64对应为聚合物中聚合物主链上—CH2和—CH的化学位移;δ=2.95为AMPS单元中—CH2的化学位移;δ=3.03~3.22对应为DMDAAC单元中与N+相连的甲基;δ=3.64对应为APEG单元中乙氧基(OCH2CH2n的化学位移;δ=3.83对应为NVCL单元中杂环上与N相连的—CH2的化学位移;δ=4.70是D2O溶剂中残留水的特征峰。1H-NMR谱图说明5种反应单体均出现在分子链中,均参与了共聚反应,目标产物结构与分子设计相符。

    图  2  降滤失剂PAANDA的FTIR图谱
    图  3  降滤失剂 PAANDA 的 1H-NMR 图谱
    2.2.2   热重分析

    图4所示,聚合物PAANDA的失重过程共分为4个阶段,第一阶段为100 ℃之前,这是聚合物中羟基和结合水的分解引起的,热重保持在94.1%;第二阶段失重发生在300 ℃,此时聚合物中的酰胺基团与侧链醚键发生热分解,热重保持在64.6%; 第三阶段失重发生在380 ℃,这与聚合物中的磺酸基团热分解相关;在430 ℃后随着温度的持续升高,聚合物主链逐渐分解,热重最终保持在约30%。在300 ℃之前,聚合物未发生明显的热分解,质量分数大于90%,说明聚合物PAANDA降滤失剂具有较高的热稳定性。

    图  4  降滤失剂PAANDA的热重分析图谱
    2.3.1   PAANDA加量的影响

    将不同质量的PAANDA加入到配制好的淡水基浆中,利用旋转黏度计、中压滤失仪、高温高压滤失仪测量160 ℃老化16 h后钻井液的流变性和滤失性能,见表3 。由表3可知,随着PAANDA含量的增加,老化后的淡水基浆表观黏度逐渐上升,增黏作用明显,这是由于PAANDA分子链带有长支链,支链间易发生交缠,形成网状微交联结构,使分子链流体力学体积增大,达到增黏效果。另外,PAANDA基浆的API滤失量和高温高压滤失量随着降滤失剂添加量的增加而逐渐降低,当降滤失剂PAANDA含量为2%时,老化后的基浆API 滤失量从48 mL下降至3 mL,高温高压滤失量从82 mL下降至21.6 mL;当降滤失剂加量大于2%时,老化后的基浆滤失量下降幅度变小,说明降滤失剂PAANDA的最佳用量为2%。

    表  3  降滤失剂PAANDA加量对淡水基浆的影响
    PAANDA/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    04.03.01.048.082.0
    0.59.08.01.015.834.2
    1.018.014.04.08.030.6
    1.529.524.05.55.425.8
    2.041.531.010.53.021.6
    2.557.037.020.02.921.0
    3.076.042.034.02.920.8
      注:老化条件为160 ℃、16 h。
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    2.3.2   抗温性能

    对加入2%PAANDA淡水基浆在不同温度条件下老化16 h后,冷却至室温,高速搅拌5 min,测定其流变性能和滤失性能,结果如表4 所示。可知,随着老化温度的升高,基浆的黏度逐渐下降,滤失量逐渐升高;当老化温度为 180 ℃时,基浆仍可维持一定的流变性能,此时API滤失量为4.0 mL,高温高压滤失量为22.6 mL,处于较低水平,说明降滤失剂PAANDA抗温达180 ℃,有良好的高温稳定性;当温度升至190 ℃时,基浆黏度出现明显降低,且API滤失量和高温高压滤失量显著增大,这是由于支链型聚合物分子间形成的交联作用在高温下逐渐失效,空间网状结构受到破坏,导致降滤失作用减弱。

    表  4  不同老化温度下含2%PAANDA淡水钻井液的性能
    T老化/
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    室温48.028.020.02.5
    15046.528.017.52.820.8
    16041.531.010.53.021.6
    17039.030.09.03.321.8
    18035.527.08.54.022.6
    19027.022.05.08.135.1
    20024.520.04.59.940.4
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    2.3.3   NaCl浓度对PAANDA性能的影响

    在配制好的淡水基浆中加入2.0%的PDAADA,再加入不同含量的NaCl, 充分搅拌后放入滚子炉中在180 ℃滚动老化16 h后,冷却至室温,高速搅拌5 min,测定钻井液的流变性和滤失性能,结果如表5 所示。

    表  5  不同NaCl浓度下含2%PDAADA淡水钻井液的性能
    NaCl/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    035.527.08.54.022.6
    526.018.08.04.123.6
    1023.017.06.04.524.0
    2019.515.04.54.524.6
    3014.511.03.54.826.0
    36(饱和)14.011.03.05.227.0
      注:老化条件为180 ℃、16 h。
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    表5可知,随着钻井液中NaCl含量的增加,其黏度和切力逐渐下降,滤失量逐渐升高;当NaCl 含量达到饱和时,经180 ℃老化后的钻井液仍具有一定的表观黏度,为14 mPa·s,此时API滤失量为 5.2 mL,高温高压滤失量为27 mL。说明降滤失剂PAANDA对盐不敏感,具有良好的耐盐性,保证了水基钻井液的流变和滤失性能。

    2.3.4   复合盐浓度对PAANDA性能的影响

    在配制好的淡水基浆中加入2%PDAADA,按比例加入一定量的NaCl和CaCl2,充分搅拌20 min后,放入滚子炉中在180 ℃滚动老化16 h,冷却后高速搅拌5 min,测定钻井液的流变性和滤失性能,实验结果如表6所示。由表6可以看出,当钻井液基浆体系内NaCl浓度为15%时,随着CaCl2的含量增加,滤失量逐渐升高,基浆的切力逐渐下降,黏度先出现下降,在CaCl2浓度超过1.5%后有所上升。当CaCl2含量升至1.0%时,经180 ℃老化后钻井液的API滤失量为 6.8 mL,高温高压滤失量为28.8 mL。这是因为 PAANDA 的刚性分子链形成的空间网状结构可以减弱盐、钙对黏土颗粒的影响,使黏土颗粒保持分散,不易团聚,保证钻井液的降滤失效果。当CaCl2的加量超过1.0%后,钻井液老化后的滤失量大幅上升。当体系内NaCl浓度为30%,CaCl2 含量低于0.5%时,复合盐水浆仍可保持较低的滤失量,而随着CaCl2浓度进一步提升,体系的滤失量迅速增大,表明超过了降滤失剂抗复合盐性能极限。综上,降滤失剂PAANDA具有良好的抗复合盐能力,在含15%NaCl、1%CaCl2的复合盐水浆中仍可保持优异的降滤失性能。

    表  6  2%降滤失剂在复合盐水基浆中的性能
    NaCl/
    %
    CaCl2/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    150.517.514.03.54.625.6
    151.012.510.02.56.828.8
    151.510.08.02.08.139.0
    300.512.010.02.06.632.2
    301.010.59.01.510.851.8
    301.511.59.52.013.668.0
      注:老化条件为180 ℃、16 h。
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    将制备的降滤失剂PAANDA与国外同类处理剂Driscal-D 进行对比,分别测定其加量为2%时在淡水浆、饱和盐水浆(淡水基浆+36% NaCl)和复合盐水基浆(淡水基浆+15% NaCl +1% CaCl2)经180 ℃老化16 h后的高温高压滤失量,结果见图5。可知,在淡水浆中使用Driscal-D和PAANDA老化后得到的高温高压滤失量较接近,PAANDA略低于Driscal-D;在饱和盐水浆和复合盐水浆中加入降滤失剂PAANDA后的高温高压滤失量分别为27 mL和28.8 mL,均低于使用Driscal-D的滤失量,说明降滤失剂PAANDA相比Driscal-D具有更优异的耐盐钙性能。

    图  5  Driscal-D与降滤失剂 PAANDA在不同 基浆中的性能(在180 ℃老化16 h)
    2.5.1   聚合物吸附作用分析

    聚合物降滤失剂可通过吸附作用与黏土颗粒相结合,起到防止黏土颗粒发生聚结絮凝的作用,达到维持钻井液体系稳定、降低滤失量的效果。利用分光光度计法分析了PAANDA与黏土颗粒间的吸附作用[20],探讨了PAANDA含量为2%时,在不同老化温度条件下的吸附特性,结果如图6所示。由图6可以看出,随着老化温度的升高,PAANDA的黏土吸附量逐渐下降,温度低于180 ℃时,吸附量下降幅度较小,而温度高于180 ℃后,吸附量下降幅度明显,当温度达到200 ℃时,PAANDA的吸附量降低至9.6 mg/g。吸附作用是一个放热过程,温度的升高对吸附有抑制效果,同时在高温下,分子热运动加剧,容易发生聚合物和黏土的解吸附,导致吸附量下降。支链型聚合物形成的网状结构可增强分子量刚性,降低分子热运动,维持聚合物和黏土的稳定吸附,有利于改善聚合物的降滤失作用。

    图  6  降滤失剂 PAANDA经不同温度老化后的吸附性能
    2.5.2   Zeta电位分析

    测定了不同钻井液经180 ℃老化16 h后的Zeta电位,实验结果见表7。由表7可知,在淡水基浆中加入 2% PAANDA使淡水基浆的Zeta 电位绝对值显著提升,由基浆的 12.5 mV 提高至 41.2 mV,表明降滤失剂PAANDA具有良好的护胶作用;在淡水基浆中加入 15%NaCl+ 1%CaCl2后,Zeta 电位绝对值降至7.6 mV,宏观表现为黏土颗粒发生聚结、沉降,体系稳定性大幅下降。向含有15%NaCl、 1%CaCl2复合盐的基浆中加入2%PAANDA后, Zeta电位绝对值上升至33.2 mV,体系的稳定性得到恢复,证明降滤失剂PAANDA在复合盐水浆中仍可以维持较稳定的胶体体系,防止黏土颗粒絮凝,提高降滤失性能。

    表  7  淡水基浆加入不同处理剂老化后的Zeta电位值
    NaCl/%CaCl2/%PAANDA/%ζ/mV
    0 0 0 −12.5
    0 0 2 −41.2
    15 1.0 0 −7.6
    15 1.0 2 −33.2
    15 1.5 2 −16.7
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    2.5.3   聚合物组成单元机理分析

    合成的支链型聚合物PAANDA使用了多种功能性单体,分子链中的AM和 AMPS单元分别提供了吸附基团与水化基团,提高了聚合物的吸附能力与抗温抗盐性能;NVCL单元上的七元杂环具有较大的空间位阻,可通过提高分子链的刚性,改善聚合物的抗温性能;DMDAAC属于阳离子型单体,在聚合过程中DMDAAC可在主链形成五元环季铵盐结构,有利于改善吸附左右与提高抗温耐盐性能[21-22];大分子单体APEG为聚合物提供了长侧链,亲水聚醚侧链在水溶液中易伸展,相互交缠重叠形成较稳定的物理交联结构,限制分子链的自由运动趋势,有利于屏蔽盐离子对黏土颗粒的影响,提高抗盐抗钙的能力,但随着温度的进一步升高,亲水侧链的分子热运动更加活跃,易发生侧链的解缠分离,使分子链间相互作用减弱,一定程度上影响共聚物的抗温性能[23-24]。综上,多个功能性单体的协同作用使得支链型聚合物降滤失剂PAANDA抗温能力良好,抗复合盐能力优异。

    1. 以AM、AMPS、NVCL、DMDAAC、APEG 为单体,过硫酸钾、亚硫酸氢钠为引发剂进行自由基聚合反应,合成了一种支链型聚合物物降滤失剂PAANDA,并确定了合成的最佳条件为:n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVCL)∶n(DMDAAC):n(APEG)=50∶20∶5∶10∶15,反应温度为50 ℃,反应时间为4 h,引发剂用量为0.3%。通过FT-IR、1H-NMR等结构表征证明得到了目标产物PAANDA。

    2. 降滤失剂PAANDA加量为2%时,在饱和盐水浆中经180 ℃老化后高温高压滤失量为27 mL,在15%NaCl、1%CaCl2的复合盐水浆中经180 ℃老化后高温高压滤失量为28.8 mL,证明合成的支链型聚合物降滤失剂PAANDA有良好的抗温抗复合盐作用。

    3. 降滤失剂加量为2%时,降滤失剂PAANDA在饱和盐水浆和含 15%NaCl和1% CaCl2的复合盐水的基浆中高温老化后滤失量优于Driscal-D,证明降滤失剂PAANDA具有更好的抗复合盐性能。

  • 图  1  降滤失剂PAANDA的分子结构

    图  2  降滤失剂PAANDA的FTIR图谱

    图  3  降滤失剂 PAANDA 的 1H-NMR 图谱

    图  4  降滤失剂PAANDA的热重分析图谱

    图  5  Driscal-D与降滤失剂 PAANDA在不同 基浆中的性能(在180 ℃老化16 h)

    图  6  降滤失剂 PAANDA经不同温度老化后的吸附性能

    表  1  单体物质的量比对聚合物降滤失性能的影响

    AM∶AMPS∶NVCL∶
    DMDAAC∶APEG
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    50∶20∶10∶10∶1012.07.54.513.5
    40∶20∶10∶10∶2011.58.53.016.2
    50∶20∶5∶10∶1513.59.04.510.5
    50∶20∶15∶10∶516.010.55.512.8
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    表  2  在不同反应条件下的PAANDA性能

    引发剂/
    %
    T反应/
    t反应/
    h
    黏均分子量/
    g·mol-1
    FLAPI/
    mL
    0.26061.1×10510.8
    0.36061.3×1059.7
    0.46068.5×10411.2
    0.35061.5×1058.9
    0.34067.0×10411.4
    0.35051.6×1058.6
    0.35041.6×1058.0
    0.35039.2×10410.2
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    表  3  降滤失剂PAANDA加量对淡水基浆的影响

    PAANDA/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    04.03.01.048.082.0
    0.59.08.01.015.834.2
    1.018.014.04.08.030.6
    1.529.524.05.55.425.8
    2.041.531.010.53.021.6
    2.557.037.020.02.921.0
    3.076.042.034.02.920.8
      注:老化条件为160 ℃、16 h。
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    表  4  不同老化温度下含2%PAANDA淡水钻井液的性能

    T老化/
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    室温48.028.020.02.5
    15046.528.017.52.820.8
    16041.531.010.53.021.6
    17039.030.09.03.321.8
    18035.527.08.54.022.6
    19027.022.05.08.135.1
    20024.520.04.59.940.4
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    表  5  不同NaCl浓度下含2%PDAADA淡水钻井液的性能

    NaCl/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    035.527.08.54.022.6
    526.018.08.04.123.6
    1023.017.06.04.524.0
    2019.515.04.54.524.6
    3014.511.03.54.826.0
    36(饱和)14.011.03.05.227.0
      注:老化条件为180 ℃、16 h。
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    表  6  2%降滤失剂在复合盐水基浆中的性能

    NaCl/
    %
    CaCl2/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    150.517.514.03.54.625.6
    151.012.510.02.56.828.8
    151.510.08.02.08.139.0
    300.512.010.02.06.632.2
    301.010.59.01.510.851.8
    301.511.59.52.013.668.0
      注:老化条件为180 ℃、16 h。
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    表  7  淡水基浆加入不同处理剂老化后的Zeta电位值

    NaCl/%CaCl2/%PAANDA/%ζ/mV
    0 0 0 −12.5
    0 0 2 −41.2
    15 1.0 0 −7.6
    15 1.0 2 −33.2
    15 1.5 2 −16.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-14
  • 修回日期:  2023-07-28
  • 刊出日期:  2023-12-30

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