水基钻井液抗高温降黏剂VRA的研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第25卷第6期钻井液与完井液Vo1．25NO．62008年11月DRILLINGFLUID&CoMPLETIoNFLUIDNOV．2008文章编号：1001—5620(2008)06—0023—03水基钻井液抗高温降黏剂VRA的研究张翔宇梁大川王晓琛(西南石油大学石油工程学院，四川成都)摘要通过对抗高温聚合物分子结构进行设计，合成出了两性离子型聚合物降黏剂VRA，并对其抗温性、抗盐性和配伍性等性能进行了评价。结果表明，VRA可明显降低淡水钻井液的表观黏度和动切力，获得良好的降黏效果，VRA在盐水和含钙盐水钻井液中也有较好的降黏效果；用VRA处

2、理的不同类型钻井液老化后的表观黏度、动切力均未有明显的增加；而且VRA防止地层坍塌的能力明显优于乙烯基磺酸盐聚合物PAMS-601。由此可以得出，两性离子型聚合物VRA是一种热稳定性和抑制性好、降黏和抗温、抗盐能力强的降黏剂，并有利于油气层的保护。关键词降黏剂钻井液添加剂抗高温钻井液两性离子聚合物中图分类号：TE254．4文献标识码：A随着勘探领域向深部地层延伸，所钻地层越来1)主链采用碳碳单链结构。为了有效地预防处越复杂，高温、高压、高含盐地层增多，必须寻求性能理剂的高温降解，提高主链热稳定性是关键。选用稳定、抗温、抗盐污染、能提高深井钻井速度的钻井具有碳碳不饱和双键的单体进

3、行共聚得到主链为碳液和工艺技术。这一直是国内外深井钻井工艺技术碳链的聚合物H]。由于碳碳单键的平均键能很大，的难点和研究的热点_】]。传统降黏剂(强分散剂)虽为347．3kJ／mol，因此破坏碳碳单键所需要的热能然能够降低钻井液的黏度和切力，但钻井液的稳定很高。也就是说，以碳碳单键为主链的降黏剂具有周期短，处理频繁，常常诱发井下事故或复杂情抗高温的内在结构，不易发生高温降解[4]。况]。合成出一种具有较强的抑制性、抗高温和抗2)侧链采用C—S、C—N等结构。侧链主要是盐污染性能、能显著降低水基钻井液黏度和切力的水化基团和吸附基团，侧链的失去易引起处理剂降新型降黏剂VRA。黏效果

4、的降低]。为此，侧链采用热能高的C—S、c—N等结构，使其抗温能力强。1降黏剂的合成3)分子量为10005000。由于高分子降黏剂1．1分子结构设计能形成网状结构，不利于黏度的控制，降黏剂的分子量应尽量地低_7]。根据理论分析及资料介绍，降黏剂新型抗高温聚合物降黏剂的设计思路如下：①的分子量应小于10000，在1000~5000之间最好。选用碳链高分子以获得高的热稳定性；②引入可提供庞大或刚性侧基的单体，如AMPS、苯乙烯磺酸、1．2实验丙烯酰胺基长链烷基磺酸、3一丙烯酰胺一3一甲基丁酸1．2．1原料等，以提高产品的热稳定性和抗盐性l3；③引入对盐2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸

5、(AMPS)、马来酸不敏感的磺酸基，以提高产品的耐盐性；④引入可抑酐(MA)、丙烯酸(AA)，均为工业品；小阳离子单制酰胺基水解的单体或耐水解单体，以提高产品的体，实验室自制；引发剂和NaOH为分析纯。耐温抗盐性。1．2．2合成步骤根据对高温处理剂的要求，新型降黏剂应具有将AMPS溶于适量水中，在冷却条件下用如下结构。NaOH中和，边搅拌边加人AA、MA和小阳离子单第一作者简介：张翔宇，1983年生，西南石油大学油气井工程专业在读硕士研究生。地址：四川省成都市新都区西南石油大学硕士O6级3班；邮政编码610500；E-mail：zxy516720@163．corn。学兔兔www

6、.xuetutu.com24钻井液与完井液2008年11月体，并升温至38℃，加入适量的引发剂引发聚合，在表2。从表2可以看出，加有降黏剂VRA的不同钻搅拌条件下反应0．5～2h，待反应完成后将体系中井液老化后，钻井液的表观黏度、动切力未增加，说和至pH值为7．0～7．5，在80～100℃下烘干粉碎明合成的降黏剂VRA具有较强的抗温和抗盐能得两性离子型降黏剂VRA。力。表2中钻井液配方如下。51+0．5VRA2性能评价62+1．0VRA将所需样品加入各种基浆中，高速搅拌5min，73+0．5VRA于室温下养护放置24h，或在一定温度下滚动老化84+1．0VRA16h，再于室温下

7、高速搅拌5min，用ZNS型失水仪表2降黏剂VRA的抗温能力实验结果测定钻井液的滤失量，用DNN—D6型旋转黏度计测FLAVYP定钻井液的流变性。VRA对不同类型钻井液流变配方配方mLmP．。P性能的影响如表1所示。表1中配方如下。1(淡水基浆)5钙膨润土浆5室温6．08．04．07室温35．519．511．02。(盐水基浆)5钙膨润土+4NaC1老化8．57．53．5老化45．015．57．03(复合盐水基浆)5钙膨润土+4．56室温31．521．514．08室温37．510．03．0Na