針對當(dāng)前鉆井液增黏劑耐溫抗鹽性能較差,無法滿足深部高溫儲層鉆探要求的問題,以2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）和N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）為單體,利用自由基共聚法制備了耐溫抗鹽聚合物增黏劑ANAD。采用正交實驗法優(yōu)化ANAD的合成條件,采用紅外光譜儀、核磁共振波譜儀等表征ANAD的分子結(jié)構(gòu),采用熱重分析儀測定ANAD分子鏈的熱穩(wěn)定性,評價了ANAD在基漿中的耐溫抗鹽性能,分析了ANAD的增黏機理。結(jié)果表明,在引發(fā)劑2,2’-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽（AIBI）加量0.5%、單體摩爾比n（AMPS）∶n（NVP）∶n（AM）∶n（DMAM）=37.70∶31.10∶31.10∶0.10、反應(yīng)溫度55℃的條件下制備的ANAD抗溫性能優(yōu)良,分子鏈初始分解溫度為328℃,在淡水基漿和15%鹽水基漿中的抗溫能力分別為230℃和180℃。ANAD的抗剪切性能良好。ANAD具有大分子側(cè)鏈、剛性基團(tuán)及極性基團(tuán)磺酸基團(tuán),其抗溫、抗鹽、增黏和抗剪切性能均優(yōu)于國內(nèi)常用增黏劑80A51。圖10表4參20 

【文章來源】：油田化學(xué). 2020,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

AMPS、NVP和ANAD的分子結(jié)構(gòu)

由增黏劑ANAD的熱重分析曲線（圖4）可見，ANAD存在四個階段的質(zhì)量變化。第一階段的質(zhì)量損失發(fā)生在43~328℃階段，質(zhì)量損失率為11.3%，由增黏劑中強親水基團(tuán)-SO3-吸收的水分蒸發(fā)引起的。第二階段的質(zhì)量損失發(fā)生在328~345℃階段，質(zhì)量損失率為23.6%，可能是聚合物酰胺基團(tuán)發(fā)生降解引起的。第三階段的質(zhì)量損失發(fā)生在345~420℃階段，質(zhì)量損失率為25.5%，由磺酸基等側(cè)鏈基團(tuán)發(fā)生降解引起的。由于增黏劑ANAD的側(cè)鏈中均為大分子側(cè)鏈和剛性基團(tuán)，這些基團(tuán)可以顯著增強增黏劑ANAD的抗溫性能。第四階段的質(zhì)量損失發(fā)生在420~588℃階段，質(zhì)量損失率為4.8%。該階段聚合物的主鏈發(fā)生熱降解，聚合物結(jié)構(gòu)被完全破壞。增黏劑ANAD分子鏈中含有大量的磺酸基、吡咯烷酮五元環(huán)等剛性側(cè)基，使其分子鏈熱降解溫度進(jìn)一步提高，從而具有良好的熱穩(wěn)定性。2.3.2 高溫流變穩(wěn)定性

1%ANAD和1%80A51溶液在不同溫度老化后的抗剪切性能見圖5。在170 s-1下恒速剪切20min后（圖5(a）），溶液黏度隨著時間延長基本維持恒定，且增黏劑ANAD的黏度大于80A51，說明ANAD耐剪切性能好于80A51。在剪切速率為0~300 s-1時（圖5(b）），隨著剪切速率增加，溶液黏度均下降，但ANAD溶液的黏度仍大于81A51。這是由于增黏劑ANAD中具有的大量酰胺基團(tuán)可在分子間產(chǎn)生氫鍵，并且NVP基團(tuán)具有疏水締合作用，這些可提高增黏劑的抗剪切性能。而且增黏劑ANAD具有長碳鏈的側(cè)鏈，可增強聚合物的剛性，這也進(jìn)一步提高了增黏劑抗剪切的性能。相較之下，增黏劑ANAD具有更好的剪切稀釋性，利于鉆井液減少摩擦損失和清潔鉆孔[17-18]。2.5 微觀結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3512360