钻井液用降粘剂的合成与评价

论文摘要

石油钻探过程中,随着特殊井、超深井和复杂井数量的增多,钻井深度增加,钻遇地层日趋复杂,特别是在钻遇泥页岩造浆地层钻井液的降粘、降切问题十分突出。作为造纸废弃物的木质素磺酸钙,其再利用具有废弃物资源化利用和环境保护的双重意义。本文通过聚阴离子电解质木质素磺酸钙与非离子单体AM进行接枝共聚反应生成共聚物LSGC。LSGC通过Mannich反应阳离子化,最终制备得到了两性木质素类降粘剂ALSGC。通过室内正交试验和单因素优化实验,确定了合成LSGC和ALSGC的最佳条件,并用特性粘度测定、红外光谱分析和裂解气相色谱-质谱分析表征了LSGC和ALSGC的结构特征。室内评价了ALSGC在各种钻井液泥浆中的降粘效果,分析讨论了ALSGC在各种钻井液泥浆中的降粘规律与机理。室内实验表明,ALSGC具有很好的抗温、抗盐和抗钙性能,抗温达180℃以上,抗盐可达饱和,在2%的含钙泥浆中仍有较好的降粘效果。通过与同类产品对比可以看出,ALSGC是一种“一剂多效”的降粘剂,既具有分散降粘剂的特性又具有抑制性,可用于高密度钻井液和聚合物不分散钻井液。现场试验结果表明,ALSGC具有与其它处理剂配伍性好、维护周期长及适用于高矿化度、高温条件下降低钻井液粘切等特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 钻井液用降粘剂综述
• 1.1 钻井液降粘剂降粘机理的研究现状
• 1.1.1 钻井液流变性变差的原因及危害
• 1.1.2 钻井液降粘剂的作用机理
• 1.1.3 典型钻井液降粘剂的降粘机理
• 1.2 国内外钻井液用降粘剂的应用现状
• 1.2.1 天然材料改性物降粘剂
• 1.2.2 合成聚合物降粘剂
• 1.2.3 有机膦类降粘剂
• 1.2.4 正电胶钻井液降粘剂
• 1.3 国外钻井液降粘剂发展应用现状
• 1.4 钻井液降粘剂的发展趋势
• 第二章 木质素磺酸盐概述
• 2.1 木质素磺酸盐的来源及分子结构
• 2.1.1 木质素的存在、分离和提取
• 2.1.2 工业木质素的制备及结构特点
• 2.1.3 木质素磺酸盐的分离提纯方法及其结构
• 2.2 木质素磺酸盐的改性及用途
• 2.2.1 木质素磺酸盐的物化性质
• 2.2.2 木质素磺酸盐改性方法的研究
• 2.2.3 木质素磺酸盐在石油工业上的应用
• 2.3 本文的主要研究内容
• 第三章 CA-LS 和AM 的接枝共聚物LSGC 的合成
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器及药品
• 3.2.2 接枝共聚反应
• 3.2.3 接枝共聚物的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 聚合方法的选择
• 3.3.2 引发剂的选择
• 3.3.3 接枝反应的机理
• 3.3.4 正交试验设计
• 3.3.5 单因素优化实验
• 3.3.6 接枝共聚物的表征
• 3.4 小结
• 第四章 两性木质素类钻井液降粘剂ALSGC 的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器及试剂
• 4.2.2 两性接枝共聚物（ALSGC）的制备
• 4.2.3 ALSGC 的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 反应原理简述
• 4.3.2 Mannich 反应的正交试验设计
• 4.3.3 ALSGC 阳离子化反应的单因素分析
• 4.3.4 特性粘度的测定
• 4.3.5 ALSGC 红外光谱分析
• 4.3.6 ALSGC 裂解气相色谱-质谱分析
• 4.3.7 ALSGC 的等电点
• 4.4 小结
• 第五章 ALGSC 降粘性能的评价
• 5.1 实验研究方法
• 5.1.1 实验仪器及药品
• 5.1.2 评价浆的配制
• 5.1.3 ALSGC 的降粘性能测试
• 5.2 ALSGC 在各种评价浆中的降粘效果
• 5.2.1 淡水基浆的降粘效果
• 5.2.2 ALSGC 在盐水泥浆中的降粘效果
• 5.2.3 ALSGC 在含钙泥浆中的降粘效果
• 5.2.4 ALSGC 在聚合物泥浆中的降粘效果
• 5.3 ALSGC 性能评价
• 5.3.1 ALSGC 抗温性能评价
• 5.3.2 ALSGC 抗盐能力评价
• 5.3.3 ALSGC 抗钙能力评价
• 5.3.4 ALSGC 在加重基浆中的性能
• 5.4 ALSGC 抑制性实验
• 5.5 同类产品降粘性能对比
• 5.6 ALSGC 现场应用评价
• 5.7 ALSGC 的降粘机理
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢