第六章钻井液配浆原材料.pptVIP

在95～100℃温度下，聚丙烯腈在NaOH溶液中容易发生水解，生成的水解聚丙烯睛常用代号Na-HPAN表示。水解聚丙烯腈可看做是丙烯酸钠、丙烯酰胺和丙烯腈的三元共聚物。水解反应后产物中的丙烯酸单元和丙烯酸胺单元的总和与原料的平均聚合度之比(x+y)／(x+y+z)称为该水解产物的水解度。其分子链中的腈基(-CN)和酰胺基(-CONH2)为吸附基团，羧钠基(-COONa)为水化基团。腈基在井底的高温和碱性条件下，通过水解可转变为酰胺基，进一步水解则转变为羧钠基。因此，在配制水解聚丙烯腈钻井液时，可以少加一点烧碱，以便保留一部分酰胺基和腈基，使吸附基团与水化基团保持合适的比例。实际使用中也证明水解聚丙烯腈的水解接近完全时，降滤失性能下降。第62页，共93页，星期日，2025年，2月5日同类产品介绍：除Na-HPAN外，目前常用的同类产品还有水解聚丙烯腈钙盐(Ca-HPAN)、水解聚丙烯腈铵盐(NH4-HPAN)、水解聚丙烯腈钾盐（K-HPAN）。Ca-HPAN具有较强的抗盐、抗钙能力，在淡水钻井液和海水钻井液中都有良好的降滤失效果。NH4-HPAN除了降滤失作用外，还具有抑制粘土水化分散的作用，因此常用做页岩抑制剂，同时具有一定降粘效果。K-HPAN的抑制防塌效果就更加突出。水解聚丙烯腈处理钻井液的性能，主要取决于聚合度和分子中的羧钠基与酰胺基之比(即水解程度)。聚合度较高时，降滤失性能比较强，并可增加钻井液的粘度和切力；而聚合度较低时，降滤失和增粘作用均相应减弱。由于Na-HPAN分子的主链为-C-C-键，还带有热稳定性很强的腈基，因此可抗200℃以上高温。该处理剂的抗盐能力也较强，但抗钙能力较弱。当Ca2+浓度过大时，会产生絮状沉淀。第63页，共93页，星期日，2025年，2月5日(2)PAC系列产品PAC系列产品是指各种复合离子型的聚丙烯酸盐聚合物(PAC)，实际上是具有不同取代基的乙烯基单体及其盐类的共聚物，通过在高分子链节上引入不同含量的羧基、羧钠基、羧胺基、酰胺基、腈基、磺酸基和羟基等共聚而成。该系列产品主要用于聚合物钻井液体系。由于各种官能团的协同作用，在各种复杂地层和不同的矿化度、温度条件下均能发挥其作用。只要调整好聚合物分子链节中各官能团的种类、数量、比例、聚合度及分子构型，就可设计和研制出一系列的处理剂，可以满足增粘、降粘或降滤失要求，目前应用较多的是PAC-141、PAC-l42和PAC-l43等三种产品。第64页，共93页，星期日，2025年，2月5日PAC-l41是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物。它降滤失的同时，还兼有增粘作用，并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性。该处理剂能抗180℃的高温，抗盐可达饱和。PAC-l42是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的四元共聚物。在降滤同时增粘，其增粘幅度比PAC-l41小。主要在淡水、海水和饱和盐水钻井液中用做降滤失剂。PAC-l43是由多种乙烯基单体及其盐类共聚而成的水溶性高聚物，相对分子质量为150万-200万，分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基和磺酸基等多种官能团。该产品为各种矿化度的水基钻井液的降滤失剂，并能抑制泥页岩水化分散。第65页，共93页，星期日，2025年，2月5日(3)丙烯酸盐SK系列产品该系列产品为丙烯酸盐的多元共聚物。其外观为白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性。主要用做聚合物钻井液的降滤失剂。但不同型号的产品在性能上有所区别。例如，SK-1可用于无固相完井液和低固相钻井液，在配合用NaCl、CaCl2等无机盐加重的过程中，主要起降滤失和增粘的作用。SK-2是一种具有较强的抗盐、抗钙能力，不增粘的降滤失剂。SK-3主要用在当聚合物钻井液受到无机盐污染后，作为降粘剂，同时可改善钻井液的热稳定性，降低高温高压滤失量。第66页，共93页，星期日，2025年，2月5日如果有过多的Ca2+或Mg2+侵入钻井液，将会削弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。此时，可先加入适量烧碱除去Mg2+，然后用适量纯碱除去Ca2+。这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处理剂恢复其作用。例如褐煤碱液和水解聚丙烯腈，如遇钙侵会分别生成难溶于水的腐植酸钙和聚丙烯酸钙。此时，可以加入适量纯碱，使上述处理剂恢复其作用效果，这是由于所生成的CaCO3的溶解度比腐植酸钙和聚丙烯酸钙的溶解度小得多，因而可使处理剂的钙盐重新转变为钠盐。3．沉淀作用第30页，共93页，星期日，2025年，2月5日利用某些无机处理剂的络