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高温钻井液降黏剂的制备

作　者: 胡振峰
导　师: 赵晓非
学　校: 大庆石油学院
专　业: 工业催化
关键词: 磺化苯乙烯-衣康酸共聚物 水溶性聚合物 降黏剂 钻井液处理剂 水基钻井液
分类号: TE254.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了提高钻井速度,必须降低钻井液黏度,改善钻井液的流变性。添加化学降黏剂是降低钻井液黏度的有效途径。随着钻井深度不断加大,地层温度越来越高,要求所加的处理剂具有优良的抗温性,以保证钻井液性能稳定,钻井顺利进行。本文研究了水基钻井液降黏剂SSHIA(磺化苯乙烯-衣康酸共聚物)的合成方法。通过对抗高温聚合物分子结构进行设计,分别以BPO(过氧化苯甲酰)、AIBN(偶氮二异丁腈)为引发剂,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂。当BPO做为引发剂时,最佳反应条件为引发剂用量0.6%,共聚温度在85℃,反应时间4h,衣康酸与苯乙烯单体摩尔比1:1.2;当AIBN做引发剂时,最佳反应条件为引发剂用量1.0%,共聚温度在90℃,反应时间5h,衣康酸与苯乙烯单体摩尔比1:1.2。在最佳反应条件下,经聚合反应得到苯乙烯-衣康酸共聚物,化学结构由红外光谱表征。该共聚物与过量的20%发烟硫酸在50℃进行磺化反应2h,生成水基钻井液降黏剂SSHIA。在模拟钻井液中加入0.3%的降黏剂,BPO组的表观黏度由107mPa·s降至48mPa·s,降黏率为55.14%,AIBN组的表观黏度由107mPa·s降至51mPa·s,降黏率为52.37%;在260℃高温下老化16h后,BPO组的表观黏度由空白值59mPa·s降至32mPa·s,降黏率为45.76%,AIBN组的表观黏度由59mPa·s降至34mPa·s,降黏率为42.37%,表明本产物具有较好的热稳定性。实验表明,合成的降黏剂产品在pH值7~14的范围内受影响很小,适用pH值范围广。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第一章 前言  9-11
第二章 文献综述  11-27
  2.1 钻井液概述  11-14
    2.1.1 钻井液的类型  11-13
    2.1.2 钻井液的稠化  13-14
  2.2 钻井液降黏剂概述  14-18
    2.2.1 天然材料改性钻井液降黏剂  14-15
    2.2.2 合成有机类钻井液降黏剂  15-16
    2.2.3 钻井液降黏剂发展历程  16-17
    2.2.4 钻井液降黏剂的国内外研究和应用现状  17-18
  2.3 高温钻井液的技术特点  18-20
    2.3.1 高温钻井液特点  18-19
    2.3.2 高温钻井液流变性的控制  19-20
    2.3.3 高温钻井液稳定性的控制  20
  2.4 高温降黏剂的技术特点  20-21
  2.5 高温对钻井液的影响  21-23
    2.5.1 高温降解作用  21-22
    2.5.2 高温交联作用  22
    2.5.3 高温解吸作用  22-23
    2.5.4 高温去水化作用  23
  2.6 抗高温降黏剂的降黏机理  23-25
    2.6.1 天然材料改性钻井液降黏剂的降黏机理  23-24
    2.6.2 聚合物钻井液降黏剂的降黏机理  24-25
  2.7 分子量对产品降黏效果的影响  25
  2.8 本文研究的内容和意义  25-27
第三章 高温钻井液降黏剂的制备  27-32
  3.1 高温降黏剂产品的设计思路  27-28
  3.2 实验仪器  28-29
  3.3 实验药品  29
  3.4 实验装置  29
  3.6 实验步骤  29-30
    3.6.1 苯乙烯与衣康酸共聚  29-30
    3.6.2 共聚物分子量的测定  30
    3.6.3 共聚产物的磺化及中和  30
  3.7 钻井液的表观黏度变化的测定  30-32
第四章 反应的影响因素确定及讨论  32-45
  4.1 苯乙烯-衣康酸共聚物红外表征  32
  4.2 影响苯乙烯-衣康酸共聚反应的因素  32-35
    4.2.1 引发剂为BPO 时正交实验  33-34
    4.2.2 引发剂为AIBN 时正交实验  34
    4.2.3 正交实验分析  34-35
  4.3 共聚反应影响因素的单因素的考察及确定  35-43
    4.3.1 原料比的确定  35-36
    4.3.2 聚合反应温度的确定  36-39
    4.3.3 聚合反应时间的确定  39-41
    4.3.4 聚合引发剂用量的确定  41-43
  4.4 本章小结  43-45
第五章 高温降黏剂效果评价  45-49
  5.1 BPO 为引发剂时磺化苯乙烯/衣康酸共聚物的降黏性能  45
  5.2 AIBN 为引发剂时磺化苯乙烯/衣康酸共聚物的降黏性能  45-46
  5.3 PH 值对降黏效果的影响  46-47
  5.4 工业用复配效果评价  47-48
  5.5 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-54
附录一  54-56
发表文章目录  56-57
致谢  57-58
详细摘要  58-63

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 洗井、固井、完井、油层损害与预防 > 钻井液的使用与处理 > 化学处理剂、添加剂
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