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一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂

贺垠博 梁浩 敬玉娟 杜明亮 李小庆

贺垠博,梁浩,敬玉娟,等. 一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂[J]. 钻井液与完井液,2024,41(3):318-324 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.03.005
引用本文: 贺垠博,梁浩,敬玉娟,等. 一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂[J]. 钻井液与完井液,2024,41(3):318-324 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.03.005
HE Yinbo, LIANG Hao, JING Yujuan, et al.An ultra-high temperature coordinate bond oligomer thinner[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(3):318-324 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.03.005
Citation: HE Yinbo, LIANG Hao, JING Yujuan, et al.An ultra-high temperature coordinate bond oligomer thinner[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(3):318-324 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.03.005

一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.03.005
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目“智能钻井液聚合物处理剂刺激响应机理与分子结构设计方法研究”(52004297);中国石油集团川庆钻探工程有限公司部级科研项目“抗200℃高密度水基钻井液体系研发”(CQ2022B-18-1-3) 。
详细信息
    作者简介:

    贺垠博,中国石油大学(北京)石油工程学院教师,1989年生,主要从事钻井液与完井液材料方面的研究。E-mail: heyb@cup.edu.cn

  • 中图分类号: TE254.4

An Ultra-High Temperature Coordinate Bond Oligomer Thinner

  • 摘要: 针对高密度水基钻井液高温增稠引发的滤失量大、ECD与内耗高、流动性下降甚至完全丧失难题,在AA-AMPS聚有机酸降黏剂分子中引入富含大量邻苯二酚基团的单宁酸,采用自由基聚合法研制了一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂AA-AMPS-TA,并通过正交实验明确了PAAT的最优合成条件。表征并评价了PAAT的降黏性能,结果表明:引入TA后,PAAT的红外光谱出现了源于酚羟基的分子内氢键吸收峰,且因其分子结构中引入了大量苯酚基团,显著提升了热稳定性,分解温度接近500 ℃;PAAT可降低低浓度膨润土浆和7%膨润土+8%高岭土的高浓度混合黏土浆黏度,在高密度水基钻井液体系中降黏率达26.5%,240 ℃热滚后降黏率达44.4%。采用Zeta电位与粒径分析验证了PAAT的吸附降黏机理,并在蓬深101井中现场应用,控制了井浆高温下黏度、切力增涨,降黏效果良好。

     

  • 图  1  PAAT的红外光谱图

    图  2  PAAT(a)以及PAA(b)的TG、DTG曲线

    图  3  PAA及PAAT对低浓度膨润土基浆黏度的影响

    图  4  不同基浆中膨润土的形貌(240 ℃、16 h)

    图  5  PAAT在膨润土端面的吸附示意图

    表  1  PAAT合成的正交实验结果

    样品AA∶AMPS
    (物质的量比)
    (AA+AMPS)∶TA
    (质量比)
    T反应/
    引发
    剂/%
    降黏
    率/%
    1#1∶95∶1600.125
    2#1∶97∶1700.235
    3#1∶99∶1800.348
    4#19∶185∶1600.137
    5#19∶187∶1700.250
    6#19∶189∶1800.343
    7#2∶15∶1600.138
    8#2∶17∶1700.248
    9#2∶19∶1800.345
    K1/%36.033.338.740.0
    K2/%43.344.339.038.7
    K3/%43.745.345.344.3
    R7.712.06.65.6
     注:K1K2K3为均值,R为极差。
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    表  2  1%PAAT对高浓度混合土浆热滚前后流变性的影响

    热滚
    条件
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    φ100降黏
    率/%
    热滚前412219.4228
    15114.09967.8
    240 ℃、16 h442420.4435
    21165.111265.7
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    表  3  不同降黏剂在高密度水基钻井液中的降黏性能

    热滚
    条件
    配方AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    φ6/φ3φ100降黏
    率/%
    热滚前空白组91.07219.4210/949
    +1%PAAT77.56314.826/53626.5
    +1%XY-2779.06613.296/53822.4
    +1%SMS-1985.57015.848/64410.2
    240 ℃、16 h空白组1258936.7916/1481
    +1%PAAT906723.519/84544.4
    +1%XY-2713110229.6419/1788-8.6
    +1%SMS-19>15039/31121-37.0
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    表  4  PAA与PAAT对膨润土Zeta电位及粒径的影响 (240 ℃、16 h)

    样品ζ/mV中径/μm平均径/μmD10/μmD90/μm
    基浆−43.68.11332.7922.495121.114
    基浆+PAAT−59.16.95514.3061.00236.057
    基浆+PAA−55.67.90414.9291.75440.587
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    表  5  蓬深101井井浆维护前后性能变化

    测试
    条件
    配方AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    φ6/
    φ3
    降黏
    率/%
    FLHTHP/
    mL
    热滚前原始井浆49.03910.23/2
    兑入胶液39.6327.63/217.2
    240 ℃、16 h原始井浆118.09325.015/1138.0
    兑入胶液54.84113.85/448.214.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-13
  • 修回日期:  2024-02-24
  • 刊出日期:  2024-06-30

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