能源需求量日益增加,常規(guī)油氣資源與干熱巖等非常規(guī)能源的勘探開發(fā)進(jìn)入新階段。隨著鉆探環(huán)境日益復(fù)雜,鉆探深度不斷加深,保證高溫高壓環(huán)境下的安全高效鉆進(jìn)成為當(dāng)前能源開發(fā)利用的技術(shù)難題。鉆井液作為鉆探工程的重要組成部分,高溫高壓環(huán)境對(duì)其提出了更高的要求。降濾失劑在維持井壁穩(wěn)定和保證鉆探工程順利進(jìn)行方面發(fā)揮著極其重要作用,當(dāng)前降濾失劑普遍存在不耐高溫缺點(diǎn),抗高溫降濾失劑成為當(dāng)前鉆井液研究的熱點(diǎn)之一�；撬猁}多元共聚物具有較好高溫穩(wěn)定性,本文在理論分析基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制備了兩種新型磺酸鹽共聚物PADAD與Co-starch作為新型抗高溫降濾失劑,并對(duì)兩種磺酸鹽多元共聚物進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)及機(jī)理分析。主要完成工作如下:（1）以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）為磺酸鹽單體,加入丙烯酰胺（AM）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）以及陽(yáng)離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）合成兩性離子共聚物PADAD。將土豆淀粉引入共聚物降濾失劑的合成,在淀粉高分子結(jié)構(gòu)中接枝AMPS與AM兩種單體制備了降濾失劑Co-starch。兩種新型共聚物降濾失劑合成均采用自由基聚合,以過硫酸鉀作為引發(fā)劑。（2）對(duì)兩種新型降... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

新型磺酸鹽多元共聚物PADAD合成反應(yīng)示意圖

第二章兩性離子共聚物合成及性能研究11圖2.2兩性離子共聚物PADAD紅外光譜分析圖2.3.2元素分析將制備好的磺酸鹽共聚物PADAD研磨成粉過200目篩后進(jìn)行元素分析，測(cè)試共聚物中C、H、N、S四種元素在共聚物中的質(zhì)量占比。測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算PADAD中四種元素的理論占比進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)合成共聚物是否符合預(yù)期。測(cè)試結(jié)果如表2.3所示。根據(jù)合成單體的比例計(jì)算可知，合成的共聚物碳、氫、氮以及硫元素比值理論應(yīng)為37.2：6.6：8：8.2，其中C：N的比值為4.6：1。將測(cè)得三次數(shù)據(jù)的平均數(shù)值與理論數(shù)值進(jìn)行比較，碳元素測(cè)得數(shù)值為37.387%，氫元素，氮元素以及硫元素的質(zhì)量比值為6.607%，8.07%和8.283%，測(cè)得碳氮元素質(zhì)量之比為37.387：8.07，與計(jì)算得到的理論數(shù)值基本一致，根據(jù)元素分析結(jié)果可知聚合反應(yīng)得到的降濾失劑PADAD符合預(yù)期。表2.3兩性離子共聚物PADAD元素分析測(cè)試樣品C(wt%)H(wt%)N(wt%)S(wt%)137.186.6078.088.006237.436.5958.088.323337.556.6208.058.521均值37.3876.6078.078.2832.3.3熱重分析將制備得到的共聚物研磨成粉后過200目篩網(wǎng)進(jìn)行熱重分析測(cè)試，測(cè)試條件：氮?dú)鈼l件，溫度25℃-700℃，加熱速率為5℃/min。

第二章兩性離子共聚物合成及性能研究12制備得到的PADAD熱重分析數(shù)據(jù)曲線如圖2.3所示，其中包括PADAD熱重分析得到的TG曲線和DTG曲線。TG曲線分析可知兩性離子共聚物PADAD熱質(zhì)量損失主要分為三個(gè)階段。第一階段為50-100℃溫度區(qū)間內(nèi)，共聚物存在少量質(zhì)量損失，質(zhì)量損失總量為4.51%。該階段共聚物結(jié)構(gòu)本身無變化，由于樣品中吸附的少量水分在加熱條件下?lián)p失而導(dǎo)致測(cè)得共聚物質(zhì)量發(fā)生損失。第二階段為共聚物于291℃開始發(fā)生質(zhì)量損失，這一階段質(zhì)量損失總量為35.2%。由圖中DTG變化曲線可知共聚物PADAD在這一階段的質(zhì)量損失速率在三階段中最高，最高值可達(dá)3%/min，通過資料對(duì)比可知該部分的質(zhì)量損失為共聚物PADAD中的季銨鹽，酰胺基等官能團(tuán)發(fā)生裂解而導(dǎo)致的質(zhì)量損失。300℃到340℃之間，共聚物的熱質(zhì)量損失不明顯，共聚物結(jié)構(gòu)在該溫度區(qū)間相對(duì)穩(wěn)定。圖2.3共聚物PADAD熱重分析圖磺酸鹽共聚物PADAD質(zhì)量損失第三階段始于340℃，該階段PADAD損失的質(zhì)量占PADAD降濾失劑質(zhì)量總量為20.8%。共聚物PADAD在該段質(zhì)量損失主要原因?yàn)榛撬猁}以及共聚物長(zhǎng)鏈碳鏈的裂解。由圖中熱重曲線可知，共聚物在420℃之后質(zhì)量趨于穩(wěn)定，加熱至700℃時(shí)共聚物質(zhì)量殘余為38.8%。通過氮?dú)鈼l件下的熱重分析可知，合成的共聚物PADAD熱穩(wěn)定性能優(yōu)良，能滿足作為抗高溫降濾失劑要求。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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