改性壳聚糖新型钻井液处理剂的研制与性能评价.pptxVIP

改性壳聚糖新型钻井液处理剂的研制与性能评价

主要内容一、研究背景二、改性壳聚糖分子设计及合成设计三、改性壳聚糖合成、表征及性能四、结论及展望

一、研究背景（一）必要性当前钻井液处理剂正朝着绿色化方向发展，且钻探深井、超深井及复杂地层时对钻井液处理剂的性能要求越来越高→研发集环保性和稳定性于一体的处理剂成为现场亟需。优点：来源广泛、储量丰富、无毒、易生物降解、耐温性好，且具有强吸附、絮凝、成膜、吸湿保湿、杀菌等性能，应用领域广泛壳聚糖集环保、稳定性于一体的高性能处理剂的优选原料来源甲壳素结构单元壳聚糖结构单元脱乙酰化化学改性改性壳聚糖产品：水溶性好绿色环保化学稳定性其它钻井液特性

一、研究背景（一）必要性在保持壳聚糖优良性能的基础上，通过羧化、胺化、磺化等化学改性，研制水溶性好的钻井液用改性壳聚糖（SACMC）产品。绿色环保，分子稳定性好：可实现处理剂环保性能与稳定性能的统一降滤失性能优异，兼具抗温抗盐、强抑制、高润滑等作用：可实现处理剂高性能、一剂多用目标实现了生物副产物废料的充分利用，变废为宝，生产成本较低：具有显著的经济效益和社会效益抑制防塌性能可达到现行聚胺类产品的效果，而生物可降解性能优于聚胺类产品该研究依托中石化井筒工作液重点实验室平台，是绿色、低成本、高性能钻井助剂研究延续及产业化发展的迫切需要，具有较好的应用前景

一、研究背景（二）国内外技术现状与问题国外：1859年法国人Rouget最早发现壳聚糖，开创性工作主要在法国。1970年代以前，欧美1985-2000年代，日本英国工作意大利科学家，R.A.A.Muzzarelli，百篇文献具有较好的吸附、成膜、抗温及生物相容性，主要用于废水处理、生物医药、纺织等领域国内：1980年开始壳聚糖研究，发展较快，谢雅明、严俊影响较大开发出了一批新产品，主要有壳聚糖季铵盐、交联壳聚糖、羧化壳聚糖等，主要用于水絮凝剂、化妆品、生物医药、食品等行业随着研究的深入，应用领域仍在不断扩展 →→→石油工业→钻井液。

一、研究背景（三）意义由于认识的局限性，国内外关于壳聚糖类产品用于钻井液的研究鲜见文献报道，将壳聚糖及改性产品引入钻井液，开拓一个新的研究及应用领域，意义重大。本团队开展钻井液用改性壳聚糖的研制及应用，用于提升钻井液降滤失、抗温抗盐、抑制防塌、润滑防卡等性能，对解决现场高温地层、盐膏层及高活性泥页岩地层等施工出现的井下复杂，降低钻井成本等方面具有重要意义，符合现场亟需，有利于促进国内外钻井液技术进步，具有较好的前瞻性、创新性和实用性。

主要内容一、研究背景二、改性壳聚糖分子设计及合成设计三、改性壳聚糖合成、表征及性能四、结论及展望

二、改性壳聚糖分子设计及合成设计（一）分子设计—理念由于产品分子功能决定于分子性质及结构，故在分子设计之前需对分子特定功能进行限定，遵循如下设计理念：（1）绿色：原料和产品无毒或低毒，配制钻井液绿色环保完井后钻井液易于无害化处理（2）性能：产品具有特定官能团满足性能要求（如抑制、润滑、封堵、配伍等）产品形成主体骨架结构必须稳定，满足抗温性要求（3）成本：原料来源丰富，廉价易得，产品成本低

二、改性壳聚糖分子设计及合成设计（一）分子设计—依据壳聚糖优点：无毒、可生物降解，耐温性较高且可进一步提升，抗盐抗钙性能好，具有一定降滤失及絮凝作用壳聚糖缺陷：存在有序晶体结构，导致水溶性差化学改性引入功能基团，提高水溶性、降滤失、强抑制等特性，并保证环保性羧基改性：提高水溶性，增加反应活性胺基改性：提高亲水、抗温（空间位阻、抗菌）、吸附及抑制能力接枝改性：提高抗温、抗盐、降失水等性能引入合适的羧基、胺基及接枝侧链等功能结构羧化改性接枝改性胺基改性

二、改性壳聚糖分子设计及合成设计（一）分子设计—思路改性壳聚糖分子SACMC壳聚糖Chitosan羧化试剂胺化试剂接枝改性壳聚糖本身具有较好降滤失、抗温、絮凝及增黏作用，且具有多个羟基、胺基活性位，可根据需要进行化学改性，进一步提升性能通过羧化反应引入羧甲基基团，提高分子水溶性，增强后续反应活性引入合适接枝侧链，提高分子的抗温抗盐、降失水等钻井液处理剂特性设计得到SACMC分子，环保前提下，充分发挥分子整体效应，实现一剂多用通过胺化反应引入合适胺基基团，进一步提高分子水溶性，通过强吸附实现强抑制，通过空间位阻保护苷键、抗菌性等提升抗温性能

二、改性壳聚糖分子设计及合成设计（一）分子设计—理论设计结构改性壳聚糖分子理论设计结构：环保前提下，充分发挥分子整体效应，表现出水溶性好、抗高温、抗盐抗钙、降滤失、强抑制等特性能量优化前 能量优化后改性壳聚糖分子片段结构模型

二、改性壳聚糖分子设计及合成设计（二）合成设计—原则通过对分子设计的理论结构进行拆分，保证所用原料（合成子、合成单元）易得，