新型有机硅聚合物抑制封堵剂性能及作用机制

发布时间：2021-12-23 05:18

　　以γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）、丙烯酰胺（AM）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体,合成一种抗温达200℃的兼具抑制和封堵性能的有机硅处理剂ADKN,能够有效防止井壁坍塌。结果表明:ADKN可以通过在泥页岩表面发生强烈的物理化学吸附作用,形成一层致密的吸附膜,有效抑制泥页岩水化膨胀与分散,阻止压力传递,保持井壁泥页岩抗压强度,从而起到井壁防塌作用;该抑制封堵剂与其他水基钻井液处理剂配伍性好,具有一定的增黏效果和显著的降滤失作用。 

【文章来源】：中国石油大学学报(自然科学版). 2020,44(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

压力传递实验装置结构示意图

热重分析可以有效表征聚合物的抗温性能,ADKN的热重分析结果见图2。由图2可见,70～287 ℃为ADKN的热降解第一阶段,失重率为12.1%,其中,70～136 ℃温度段的失重是由于聚合物吸水受潮而发生的水分蒸发导致的;136～287 ℃阶段失重率小于5%,这是由于部分不稳定侧链基团发生热降解引起的,这表明ADKN在287 ℃前可以保持稳定,几乎不发生热降解。287～423 ℃为热降解第二阶段,失重率为51.7%,在该阶段,聚合物分子侧链发生热降解,致使聚合物质量大幅降低。423～800 ℃为热降解第三阶段,当温度高于423 ℃时,聚合物分子主链逐渐开始断裂降解。

选用钻井液常用封堵剂磺化沥青、多元聚合醇为对比样,质量分数均为3%,ADKN质量分数为1%,实验结果如图3所示。预先测试地层原始流体(饱和盐水)的压力传递作为参照,在3 MPa压差条件下,约20 h后压力传递完成,上下游压力几乎相同。ADKN的阻止压力传递效果高于多元聚合醇和磺化沥青,36 h后下游压力仅增长约1.5 MPa,阻止压力传递能力较磺化沥青和多元聚合醇分别提升22%和18%,可能是因为其在页岩表面吸附后形成了具有一定封堵强度结构膜,可以在压差作用下阻止水分子进入岩样内部,从而有效阻止压力传递,维持井壁稳定。

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本文编号：3547861