新型钻井液处理剂研究分析方向进展.docVIP

钻井液处理剂的研究与应用 摘要：简要介绍国内钻井液处理剂的研究方向；从天然材料改良、合成树脂开发、聚合物创新等方面就国内新型处理剂的研究与应用情况进行了简单介绍；提出了钻井液处理剂的发展方向。 关键词：钻井液 钻井液处理剂 聚合物 天然材料 合成树脂 前言钻井液处理剂又称钻井液用化学品,是用量最大的油田用化学品之一,约占油田用化学品总量的50%左右,价值在40%以上。目前世界上新型钻井液处理剂的研究主要集中在各种新型聚合物材料的研究、各种工业下脚料的利用和一些传统处理剂 (包括天然材料)改性方面。我国在新型处理剂研究上,重点是充分利用传统原料和开发新型合成聚合物(包括单体)两方面。国外钻井液处理剂自20世纪80年代开始快速发展,进入90年代后发展相对平稳,但重点更突出,即以含磺酸基的合成聚合物为基础的各种产品是主流,这也是未来的发展方向。目前,我国钻井液处理剂已发展到18类,上千个品 种,年用量近30万,t而且各种聚合物和新型表面活性剂类处理剂的研究和应用更深入,推广应用越来越普遍,但适用于特殊条件的处理剂研究与应用还存在差距,钻井液处理剂还不能完全满足石油工业快速发展的需要,这便为新型钻井液处理剂的开发提出了要求。 研究方向 钻井液处理剂的研究方向有以下7个方面:①适用于超深井(大于6000m)、抗高温(180℃以上)、抗盐(NaCl至饱和)、抗钙或镁的处理剂,如增粘剂、降滤失剂、降粘剂和流型改进剂;②大位移井、多分枝井用的润滑剂、井壁稳定剂、流型改进剂和低伤害处理剂;③复杂易坍塌地层的泥页岩稳定剂(抑制剂)、井壁封固剂和堵漏剂;④适用于超高密度(密度大于3·0g/cm3)钻井液体系的分散剂和降滤失剂;⑤空气钻井转换为泥浆钻井过程中井壁稳定剂等;⑥环境友好、低成本的天然材料改性产品及适用于环境保护要求的合成聚合物处理剂;⑦适用于高含硫地层的钻井液处理剂。 研究进展 1 天然材料改性产品 淀粉、纤维素、褐煤和木质素等天然材料，通过羧甲基化、磺化及接枝共聚等途径改性。 1.1木质素 木质素高分子化学反应改性：木质素可以通过磺化或磺甲基化反应在分子链上引入磺酸基团，通常采用的磺化剂为亚硫酸盐，在甲醛存在时可以发生磺甲基化反应。同时也可以在高温下通过磺化制得木质素磺酸盐。生产中所用的木质素磺酸盐主要来源于酸化纸浆废液浓缩物[1]。 木质素接枝共聚改性：在钻井液用木质素接枝共聚物方面, 研究主要集中在来源于酸法造纸废液的木质素磺酸盐与烯类单体接枝共聚物上, 可以采用过硫酸盐或高锰酸钾作引发剂, 接枝共聚物可以作为降滤失剂和降粘剂, 相比而言, 以降粘剂研究居多。近年来在碱法造纸废液的利用上也倍受重视。 木质素与烯类单体的接枝共聚。将木质素与水溶性的乙烯基单体，如丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚制得水溶性的接枝共聚物，也可以用木质素与AN、VAC（醋酸乙烯）制备接枝共聚物，再经水解而制得水溶性的高分子材料。 木质素与苯酚、甲醛等缩聚。对于磺化木质素等也可以用苯酚、甲醛、亚硫酸盐反应产物进行缩聚改性，进一步提高产物抗盐性。 木质素与其他天然高分子在甲醛存在条件下交联改性。木质素可以与褐煤栲胶等（包括改性产物）在甲醛存在条件下发生缩合反应制得新产品。 降滤失剂有AM /AMPS /木质素磺酸接枝共聚物降滤失剂、AMPS /DMAM /AN-木质素和褐煤接枝共聚物[2], 作为降滤失剂具有较好的降滤失、抗温、抗盐和较强的抗钙、镁污染的能力, 可用于各种类型的水基钻井液体系, 特别适用于含钙、镁的盐水钻井液、淡水钻井液和石膏钻井液体系。 1．2拷胶或单宁 拷胶或单宁与氢氧化钠(钾)反应:拷胶或单宁可以在现场配成拷胶或单宁碱液 直接使用，也可以与NaOH、KOH等反应制得拷胶或单宁的钠(钾)盐，其中丹宁酸钾KT[3]引人了钾离子，使其具有良好的防塌和降粘效果。用作钻井液处理剂能有效抑制页岩水化，同时还具有降粘和一定的降滤失作用，适用于淡水基钻井液，一般加量为1%一2%。 磺甲基反应产物，拷胶分子具有化学反应活性，可通过高分子化学反应在分子中引人新的水化基团或耐温抗盐基团，以达到可水溶和抗盐目的。最常用的是通过磺甲基化反应，在拷胶分子上引人耐盐性好的磺酸基团，从而赋予产品良好的水溶性和耐温抗盐能力， 拷胶与烯类单体的接枝共聚，该类产品有以AMPS、AA与单宁酸为原料经接技共聚得到的AMPS/AA/单宁酸接技共聚物[4]，共聚物用作钻井液降粘剂具有很强的耐温、抗盐和抗钙镁污染能力，适用于各种水基钻井液体系，特别适用于高温深井。 拷胶与苯酚、甲醛等缩聚，拷胶与苯酚、甲醛、亚硫酸盐反应产物进行共缩聚改性，以进一步提高产物的抗温和抗盐性。 1．3纤维素 纤维素接枝共聚物：将水溶性纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺等单体通过接枝共聚制得水溶性的接枝共聚物以提高其抗