聚（丙烯酰胺—二乙烯基苯）微球的制备及其在钻井液中的应用

发布时间：2017-06-07 05:17

  本文关键词：聚（丙烯酰胺—二乙烯基苯）微球的制备及其在钻井液中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在钻井过程中存在的不同压差作用会造成钻井液失水,称之为钻井液的滤失,滤失量过大,会引起页岩膨胀和井壁坍塌,使井壁变得不稳定。降滤失剂作为一类重要的钻井液添加剂,对维护钻井液性能稳定、安全高效钻井有着重要的作用。随着聚合物球型颗粒的快速发展,其特有的球形结构和小尺寸特征使其在钻井液添加剂中的应用受到越来越多的关注。本论文采用分散聚合的方法,以丙烯酰胺为单体、二乙烯基苯为交联剂、在醇类溶剂中制备了聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球；从产率、粒径、微观形态三方面对反应温度、反应时间、引发剂加量、单体配比、分散剂及分散剂加量进行了筛选,最终确定反应条件为：反应温度为70℃,反应时间为7h,引发剂加量占单体总质量的4%,二乙烯基苯与丙烯酰胺质量比为1：2,分散剂FS加量为1.5%；该条件下所得微球产率较高、粒径均一、分散均匀；在水中和油中均能润湿,具有一定的亲水亲油性。将聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球作为添加剂应用于油基钻井液与水基钻井液中。结果表明：该微球在油基钻井液中表现出了良好的降滤失性及耐温性。能提高破乳电压值和钻井液切力、动塑比,使得钻井液稳定性增强,同时能降低滤失量；在微球加量远小于常用降滤失剂氧化沥青和纳米碳酸钙的情况下,钻井液滤失量较小,0.5%微球加量下、密度加重至1.6g/cm3的钻井液在200℃老化后高温高压滤失量为10mL,2%氧化沥青和纳米碳酸钙加量下分别为15 mL、24 mL,微球表现出良好的耐高温性及降滤失性；同时微球在钻井液中有较强的封堵性能,高温后封堵率超过50%,封堵性远好于氧化沥青和纳米碳酸钙,热重分析和泥饼的微观形态更加体现出了微球优于氧化沥青和纳米碳酸钙的耐高温性。微球作为添加剂在水基钻井液中表现出了良好的耐温性、降滤失性及润滑性。微球的加入对钻井液体系流变性影响不大；降低了钻井液的滤失量,1%的微球加量小于钻井液中其他降滤失剂的加量,降滤失作用略好于其他添加剂,加重后的钻井液也体现出微球的这些性能；提高了钻井液润滑性,摩阻下降率达到了55%以上,微球的球形结构使得其能有效降低钻井液的摩阻系数,且高温之后、依旧保持球形结构起到润滑作用,润滑时间增长,微球在金属表面形成牢固的润滑膜使得钻井液润滑性不降低。
【关键词】：分散聚合 聚合微球 油基钻井液 水基钻井液 滤失性
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE254.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 钻井液概况8
• 1.2 钻井液降滤失剂发展8-9
• 1.3 聚合物微球概况9
• 1.4 聚合物微球在油田中的发展9-10
• 1.5 选题目的及意义10-11
• 1.6 主要研究内容11-12
• 第2章 聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球的合成及其结构表征12-31
• 2.1 实验仪器和药品13-14
• 2.1.1 实验仪器13
• 2.1.2 实验药品13-14
• 2.2 聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球的合成14-27
• 2.2.1 实验步骤14
• 2.2.2 聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)合微球合成条件优化14-27
• 2.3 微球微观形态及粒径分布27-28
• 2.3.1 微球微观形态27-28
• 2.3.2 微球粒径分布28
• 2.4 微球亲水亲油性测定28-30
• 2.4.1 微球润湿性观察28-29
• 2.4.2 微球接触角测定29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球在油基钻井液中的应用31-48
• 3.1 实验仪器和药品31-32
• 3.1.1 实验仪器设备31
• 3.1.2 实验药品31-32
• 3.2 钻井液的配制及性能测定32-33
• 3.2.1 钻井液配制32
• 3.2.2 钻井液性能测定32-33
• 3.3 微球对钻井液的性能影响33-34
• 3.3.1 稳定性及流变性影响33-34
• 3.3.2 滤失性影响34
• 3.4 微球与其他降滤失剂对比研究34-42
• 3.4.1 微球与氧化沥青的对比及复配34-39
• 3.4.2 微球与纳米碳酸钙的对比及复配39-42
• 3.4.3 微球与氧化沥青、纳米碳酸钙高温滤失性对比42
• 3.5 微观机理分析42-46
• 3.5.1 微球与氧化沥青、纳米碳酸钙热重分析42-44
• 3.5.2 微球与氧化沥青、纳米碳酸钙封堵性研究44-45
• 3.5.3 微球与氧化沥青、纳米碳酸钙形成钻井液泥饼微观形态45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯)微球在水基钻井液中的应用48-61
• 4.1 实验仪器和药品48-49
• 4.1.1 实验仪器设备48
• 4.1.2 实验药品48-49
• 4.2 钻井液的配制及测定49-50
• 4.2.1 钻井液配制方法49
• 4.2.2 钻井液性能测定49-50
• 4.3 微球对钻井液的性能影响50-51
• 4.3.1 流变性测定50-51
• 4.3.2 滤失性测定51
• 4.4 微球与其他降滤失剂对比研究51-57
• 4.4.1 基浆流变性测定52-53
• 4.4.2 基浆滤失性测定53
• 4.4.3 密度为1.5钻井液流变性测定53-54
• 4.4.4 密度为1.5钻井液滤失性测定54-55
• 4.4.5 密度为2.0钻井液流变性测定55-56
• 4.4.6 密度为2.0钻井液滤失性测定56-57
• 4.4.7 微球与其它添加剂的高温降滤失性对比57
• 4.5 微球在钻井液中的润滑性评价57-59
• 4.5.1 微球不同加量对润滑性影响58
• 4.5.2 微球在钻井液体系中对润滑性影响58-59
• 4.5.3 微球在钻井液体系中的持续润滑性59
• 4.6 本章小结59-61
• 第5章 结论与建议61-62
• 5.1 结论61
• 5.2 建议61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果66

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本文编号：428268