【摘要】：鉆井液作為鉆井的“血液”,它的穩(wěn)定性和降濾失性能是高溫高鹽條件下向深層地層開采石油和天然氣資源的關(guān)鍵難題,為了避免鉆井時(shí)井壁不穩(wěn)定,最先開發(fā)的是各種非水基鉆井液,但是這類鉆井液存在成本高及對環(huán)境污染大等缺點(diǎn)。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)及相關(guān)法律法規(guī)的健全,研究工作者開始將注意力轉(zhuǎn)向了水基鉆井液。傳統(tǒng)上,能夠耐溫抗鹽的水基鉆井液主要是通過自由基聚合反應(yīng)所得到的線性聚合物,但是聚合物的結(jié)構(gòu)對降濾失的影響卻一直被忽略。梳型聚合物的支鏈具有體積和電性排斥特性,所以梳型聚合物不易卷縮和纏繞在一起,當(dāng)聚合物大分子溶解在水溶液中,可以形成極為規(guī)整的結(jié)構(gòu),水力學(xué)半徑較大,在水溶液中排列成梳型構(gòu)型,這種梳型結(jié)構(gòu)使得梳型聚合物有極好的耐溫抗鹽特性,同時(shí)具有抗剪切和良好的分散特性,本論文成功合成了一種新型結(jié)構(gòu)的梳型聚合物,研究了梳型聚合物在高溫高鹽下的降濾失效果及其與粘土之間的相互作用。本論文的主要研究內(nèi)容如下：1.聚氧乙烯醚梳型聚合物的合成與性質(zhì)表征選用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)作為合成的大單體,再配以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)兩種單體,通過自由基水溶液聚合法合成聚氧乙烯醚型梳型聚合物。表征手段如下：(1)通過紅外光譜分析(FT-IR)及核磁譜圖(1HNMR),表征梳型聚合物結(jié)構(gòu)中存在的各單體官能團(tuán),證實(shí)了梳型結(jié)構(gòu)的存在；(2)采用熱重-差示掃描量熱技術(shù)(TG-DSC),表征梳型聚合物的熱穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)表明,聚合物熱分解溫度為320℃,所合成的梳型聚合物具有良好的耐溫性；(3)利用凝膠色譜分析手段(GPC)測定了梳型聚合物的分子量并探究了鏈轉(zhuǎn)移劑對分子量的調(diào)控作用,測試結(jié)果表明；鏈轉(zhuǎn)移劑加量不同,可以有效的調(diào)控所合成的梳形聚合物的分子量,所合成的梳型聚合物分子量在4-12萬左右。2.聚氧乙烯醚梳型聚合物降濾失效果的評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高溫老化后,本實(shí)驗(yàn)所合成的梳型聚合物降濾失劑對淡水基漿、鹽水基漿、飽和鹽水基漿及鈣鹽基漿的粘度及切力的影響均較小,具有較好的控制流變性的能力。梳型聚合物由于其分子構(gòu)型的特殊性,能夠使鉆井液體系維持在一定的粘度范圍內(nèi),使其具有良好的流變性能,因此梳型聚合物具有很好的應(yīng)用前景。3.聚氧乙烯醚型梳型聚合物對不同條件下蒙脫土分散體系穩(wěn)定性的影響本文主要從以下三方面進(jìn)行研究：(1)在不同電解質(zhì)類型及電解質(zhì)濃度條件下,測定了聚合物在蒙脫土顆粒表面的吸附量,同時(shí)測量相應(yīng)的粘土顆粒的Zeta電勢；吸附曲線及電勢測定實(shí)驗(yàn)均表明梳型聚合物可以吸附在蒙脫土顆粒表面,同時(shí)可以使蒙脫土顆粒電勢的數(shù)值更負(fù),從這兩方面協(xié)同驗(yàn)證了梳型聚合物吸附在蒙脫土顆粒上；由于Ca2+有更強(qiáng)的屏蔽電荷的能力,所以加入CaC12的體系的飽和吸附量要遠(yuǎn)高于加入NaCl的體系。(2)通過XRD粉末衍射實(shí)驗(yàn),探究了梳型聚合物在蒙脫土顆粒表面的吸附機(jī)理；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,部分聚乙二醇(PEO)側(cè)鏈插層到蒙脫土片層中；(3)通過沉降實(shí)驗(yàn)考察了高溫高鹽下,梳型聚合物對蒙脫土分散體系穩(wěn)定性的影響,并用全能穩(wěn)定性分析儀探究了聚合物-粘土分散體系的沉降類型。加入梳型聚合物的膠體分散體系的穩(wěn)定性是通過電性-空間穩(wěn)定機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的,即同時(shí)通過靜電作用和空間作用來維持體系的穩(wěn)定。梳型聚合物加入后,聚合物吸附在蒙脫土顆粒上,增加了顆粒間的靜電排斥作用力和空間位阻作用力,從而提高了分散體系的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在高溫高鹽條件下,本實(shí)驗(yàn)所合成的梳型聚合物有很好的耐溫抗鹽特性,高溫高鹽條件下,膠體分散體系可以保持長期穩(wěn)定性；全能穩(wěn)定性分析儀分析結(jié)果表明蒙脫土顆粒的沉降行為屬于“差異沉降”,加入一定量的梳型聚合物可以極大的提高膠體分散體系的穩(wěn)定性。4.聚氧乙烯醚梳型聚合物對不同條件下蒙脫土分散體系流變性的影響探究了梳型聚合物P(APEG/AM/AMPS)-SAMS水溶液的流變學(xué)性質(zhì),及聚合物-粘土體系、聚合物-粘土-鹽分散體系高溫下流變學(xué)性質(zhì),并且運(yùn)用Herschel-Bulkely模式對流變曲線進(jìn)行擬合,得到了相應(yīng)的流變學(xué)參數(shù)。梳型聚合物具有良好的耐溫抗鹽特性,在高溫高鹽條件下具有良好的分散特性,通過擬合得到的流變學(xué)參數(shù)表明所合成的梳型聚合物更適合泥漿的現(xiàn)場應(yīng)用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O631;TE254.4

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊福馨;王生澤;;精密灌裝機(jī)械中的斷流理論研究[J];包裝工程;2009年05期

2 楊福馨;王生澤;;充填管口孔形對粘稠流體斷流效果的影響研究[J];包裝工程;2010年17期

3 姚琳;徐桂英;;以反相微乳液介質(zhì)調(diào)控微/納米SiO_2的尺寸和形貌[J];日用化學(xué)工業(yè);2007年01期

4 王瑞玉;李忠;鄭華艷;謝克昌;;無氯Cu/AC催化劑的制備及其催化氣相甲醇氧化羰基化反應(yīng)性能[J];催化學(xué)報(bào);2010年07期

5 杜大偉;王昊;宋仁伯;劉娜娜;;三元鎂基熱電材料的性能及制備方法[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年S2期

6 周海佳;劉雪芹;蘇慶;;電泳沉積制備功能薄膜材料研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年S2期

7 胡曉波;呂智英;曾濤;;PAS與增稠保水劑復(fù)摻對水泥凈漿性能的影響[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2006年01期

8 杜廣印;蔡國軍;汪春桃;劉松玉;童立元;邵光輝;;基于海相粘土沉積化學(xué)特性的RCPT測試影響因素分析[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

9 王曉燕;盧祥國;姜維東;;正負(fù)離子和表面活性劑對水解聚丙烯酰胺分子線團(tuán)尺寸的影響及其作用機(jī)理[J];高分子學(xué)報(bào);2009年12期

10 吳義春;徐志磊;李春蘭;雷蕾;;粒徑分析儀在聚酯型聚氨酯預(yù)聚體制備中的應(yīng)用[J];高分子材料科學(xué)與工程;2012年04期

，

本文編號：2465948