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環(huán)保型改性納米碳酸鈣降濾失劑的合成與性能評價

2024-05-13 23:19:39黃維安李國真賈江鴻張金昭江琳余婷蘇銳
關(guān)鍵詞:鉆井液

黃維安 李國真 賈江鴻 張金昭 江琳 余婷 蘇銳

收稿日期:2023-08-22

基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(52374026);國家自然科學(xué)基金重點課題(51991361)

第一作者及通信作者:黃維安(1976-),男,教授,博士,博士生導(dǎo)師,研究方向為油田化學(xué)與提高采收率技術(shù)。E-mail:20070067@upc.edu.cn。

文章編號:1673-5005(2024)02-0126-09??? doi:10.3969/j.issn.1673-5005.2024.02.014

摘要:納米碳酸鈣在鉆井液中具有降濾失及封堵作用、且環(huán)保,但分散性差、易團聚,導(dǎo)致效果不理想。使用硅烷偶聯(lián)劑對納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性,再通過自由基共聚法將抗溫、抗鹽單體接枝到改性納米碳酸鈣表面,得到改性納米碳酸鈣降濾失劑SDNPJ-2,采用紅外光譜(FTIR)、熱重分析進(jìn)行表征,同時對比評價其綜合性能, 通過對膨潤土基漿粒徑、zeta電位分析,濾餅掃描電鏡(SEM)分析,考察SDNPJ-2在黏土顆粒上的吸附特征,研究改性納米碳酸鈣降濾失劑在水基鉆井液中的降濾失機制。結(jié)果表明:SDNPJ-2可抗230 ℃高溫;1% SDNPJ-2可分別使4%膨潤土基漿、25%鹽水基漿、10% CaCl2基漿150 ℃/(16 h)老化后的API濾失量降低70%、89%和85%,可抗氯化鈉250000 mg/L、抗氯化鈣100000 mg/L,降濾失效果優(yōu)于國外同類目前最優(yōu)產(chǎn)品Driscal D;生化需氧量(BOD5)為558 mg/L、BOD5/COD(化學(xué)需氧量)達(dá)22.6%,可生物降解;SDNPJ-2通過酰胺基團吸附于黏土表面、改善其分散性,優(yōu)化體系粒徑級配、通過物理堆積有效封堵濾餅和地層孔隙,兩方面協(xié)同達(dá)到優(yōu)良的降濾失效果。

關(guān)鍵詞:納米碳酸鈣;降濾失劑;鉆井液;耐溫耐鹽

中圖分類號:TE 254??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

引用格式:黃維安,李國真,賈江鴻,等.環(huán)保型改性納米碳酸鈣降濾失劑的合成與性能評價[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2024,48(2):126-134.

HUANG Weian, LI Guozhen, JIA Jianghong, et al. Synthesis and performance evaluation of environment-friendly modified nano-calcium carbonate filtrate reducer[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2024,48(2):126-134.

Synthesis and performance evaluation of environment-friendly modified nano-calcium carbonate filtrate reducer

HUANG Weian1,2, LI Guozhen1, JIA Jianghong3, ZHANG Jinzhao4, JIANG Lin1, YU Ting5, SU Rui1

(1.School of Petroleum Engineering in China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China;

2.Key Laboratory of Unconventional Oil & Gas Development (China University of Petroleum (East China)), Ministry of Education, Qingdao 266580, China;

3.Engineering Technology Management Department, Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Puyang 457001, China;

4.Dagang Oilfield Supervision and Testing Center, CNPC, Tianjin 300280, China;

5.Drilling Fluid Branch Company of WDEC Limited, Karamay 834000, China)

Abstract: Nano calcium carbonate exhibits filtration reduction performance and plugging effect in drilling fluid, and it is environmentally friendly. But it has poor dispersion and is easy to agglomerate, resulting in unsatisfactory results. In this paper, the surface of nano calcium carbonate was modified by silane coupling agent, and then the monomers with temperature and salt resistant performance were grafted onto the surface of modified particle by free radical copolymerization to obtain modified nano-calcium carbonate fluid loss reducer SDNPJ-2. It was characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis, and the comprehensive properties were compared and evaluated. In addition, the adsorption characteristics of SDNPJ-2 on clay particles were investigated by particle size of bentonite base mud, Zeta potential analysis, scanning electron microscopy (SEM) analysis of clay and the measurement of the adsorption capacity of clay particles further reveal the mechanisms modified nano-calcium carbonate fluid loss reducer in water base drilling fluids. The results show that SDNPJ-2 can resist high temperature of 230 ℃. After aging at 150 ℃/(16 h), adding 1% SDNPJ-2 can make 4% bentonite base slurry, 25% brine base slurry, and 10% CaCl2 base slurry API fluid loss decreased by 70%, 89% and 85%, respectively. It can resist 250000 mg/L of sodium chloride and 100000 mg/L of calcium chloride. The filtration reduction effect is better than that of the same kind of foreign product Driscal D. The BOD5 value is 558 mg/L, and the ratio of BOD5/COD is 22.6%, which is biodegradable. SDNPJ-2 is adsorbed on the clay surface through amide groups to improve its dispersion, optimize the particle size grading of the system, and effectively block the filter cake and formation pores through physical accumulation. The two aspects work together achieve excellent filtration reduction effect.

Keywords:nano calcium carbonate; filter loss reducer; drilling fluid; temperature and salt resistance

隨著油氣勘探開發(fā)進(jìn)程日益發(fā)展,油氣井鉆進(jìn)所面臨的地質(zhì)條件越來越復(fù)雜,這對鉆井液體系及處理劑提出了更高的要求[1-3]。鉆井液降濾失劑可在井壁形成低滲透、柔韌、薄而致密的泥餅,降低濾失量、穩(wěn)固地層[4-6]。納米材料用作鉆井液降濾失劑的研究日益成熟,目前國內(nèi)學(xué)者主要利用材料為納米碳酸鈣和納米二氧化硅[5-10]。其中納米碳酸鈣通過與地層孔隙之間形成架橋,在井壁處形成致密封堵層,有效降低鉆井液濾失量[11-12],但納米碳酸鈣表面能極高、易團聚,需對其進(jìn)行表面改性,改善其分散性,提高在鉆井液中的降濾失性能[13]。改性方式主要有物理改性和化學(xué)改性,物理改性是通過表面包覆或表面吸附使改性劑附在納米碳酸鈣表面,降低碳酸鈣之間的附聚力;化學(xué)改性是納米碳酸鈣和改性劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使碳酸鈣表面形成包膜,增大納米碳酸鈣的分散性[14]。硅烷偶聯(lián)劑對納米碳酸鈣的改性效果較好,分子中的硅氧基水解成反應(yīng)活性較強的硅醇基,同時硅醇之間締合,達(dá)到表面改性的效果,形成有機基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機基體的結(jié)合層[15]。通過偶聯(lián)劑改善了納米碳酸鈣的分散性,但其在鉆井液中的降濾失性能與抗溫性較差,有必要研究如何提高改性納米碳酸鈣在鉆井液中的降濾失性能[16]。筆者選用乙烯基三甲氧基硅烷對納米碳酸鈣表面改性,改善其分散性,再通過自由基共聚,將抗溫、抗鹽單體與改性納米碳酸鈣接枝,合成改性納米碳酸鈣降濾失劑SDNPJ-2,提高抗溫和降濾失性能。

1? 試? 驗

1.1? 試驗原料

納米碳酸鈣選用表面未處理過的化學(xué)純級別試劑,硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷、無水乙醇、丙酮均為化學(xué)純試劑,丙烯酰胺、抗鹽單體AMPS(2- 丙烯酰胺- 2- 甲基丙磺酸 )、氫氧化鈉及引發(fā)劑均為分析純試劑。

1.2? 試驗儀器

HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋,常州澳華儀器股份有限公司;BS224S 精密電子天平,德國Sartorius集團公司;GJSS-B12K 高速攪拌機,青島同春石油儀器有限公司;DZF-6050 精密真空恒溫干燥箱,上海精宏實驗設(shè)備有限公司;500 mL三口燒瓶;電動攪拌器。

1.3? 合成步驟

將一定量的納米碳酸鈣樣品溶于丙酮中,使用離心機分散,烘干研磨待用。稱取定量清洗后的納米碳酸鈣,加入無水乙醇和去離子水的混合溶液,配成固相含量為15%的漿液,調(diào)節(jié)溶液的pH值為9;在攪拌條件下控制反應(yīng)溫度,通氮除氧30 min,緩慢加入硅烷偶聯(lián)劑;反應(yīng)一定時間后,取出過濾,依次用乙醇、丙酮進(jìn)行清洗并烘干;將改性納米碳酸鈣溶于去離子水中,加入AM(聚丙烯酰胺)、AMPS單體,用NaOH將溶液調(diào)至中性,轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中,通氮除氧;升溫至30 ℃,加入引發(fā)劑;反應(yīng)2 h后升溫到50 ℃,繼續(xù)反應(yīng)3 h;反應(yīng)結(jié)束后離心分離、清洗、烘干制樣。

1.4? 結(jié)構(gòu)表征

SDNPJ-2粉末用溴化鉀壓片制樣,采用紅外光譜儀(Bruker V70)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析(圖1),結(jié)果表明,3437 cm-1處為C—OH的伸縮振動峰,2984 cm-1處為CH3基團的C—H鍵特征吸收峰,2943 cm-1處為CH2基團的C—H鍵伸縮振動吸收峰,1674 cm-1處為酰胺基的羰基伸縮振動吸收峰,1433 cm-1處為—CH2的C—H鍵變角振動吸收峰,1302 cm-1處為C—N伸縮振動吸收峰,1192和1043 cm-1處為磺酸基的特征吸收峰,876 cm-1處的特征峰為碳酸鈣的特征峰,表明目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與設(shè)計相符。

2? SDNPJ-2性能評價

2.1? 熱穩(wěn)定性

取50 mg的SDNPJ-2在熱分析儀上進(jìn)行熱重分析(TG),氮氣環(huán)境,初始溫度為20 ℃,升溫速率10 ℃/min,最終升到800 ℃,結(jié)果見圖2。可以看出:在第一階段47~288 ℃溫度區(qū)間內(nèi),SDNPJ-2主要是吸附水的脫附引起了重量損失;第二階段失重溫度區(qū)間為352~382 ℃,主要是該降濾失劑表面聚合物的熱分解所致;第三階段為超過643 ℃,主要是碳酸鈣顆粒分解所致。綜合分析,SDNPJ-2分子結(jié)構(gòu)具有良好的熱穩(wěn)定性。

2.2? SDNPJ-2在基漿中的性能評價

2.2.1? SDNPJ-2在淡水基漿中的流變性和濾失性

在高攪杯中加入400 mL蒸餾水、4%鉆井液用評價土以及0.2% Na2CO3,高速攪拌1 h,封閉24 h備用,得到淡水基漿。將不同加量的SDNPJ-2分別加入淡水基漿中,測定鉆井液150 ℃老化前后的流變性及其濾失量。從表1可知,在淡水基漿中,隨SDNPJ-2加量增大,試驗漿表觀黏度及動切力顯著增加,老化后表觀黏度由8.5 mPa·s上升至35 mPa·s,動切力由3 Pa升高至13 Pa,整體流變性得到改善。隨加量增大,試驗漿濾失量降低,在加量為1%時濾失量為6.8 mL,繼續(xù)增大加量降濾失效果變化不大,選擇1%為SDNPJ-2最優(yōu)加量。

2.2.2? 納米碳酸鈣與SDNPJ-2的抗溫性能對比

向預(yù)水化好的淡水基漿中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的納米碳酸鈣和SDNPJ-2,分別在150、170、190、210、220、230和240 ℃下熱滾16 h后取出冷卻至室溫,測其老化后的流變?yōu)V失性能,結(jié)果見圖3??梢钥闯觯S著老化溫度升高,納米碳酸鈣基漿表觀黏度變化不大,

between nano-calcium carbonate and SDNPJ-2保持在2 mPa·s,整體黏性差;其降濾失曲線在190 ℃時變化明顯,濾失量由150 ℃下的23 mL上升至190 ℃下的29.2 mL,繼續(xù)升溫發(fā)現(xiàn)試驗漿濾失量顯著增大,升高至36 mL,說明使用納米碳酸鈣作為降濾失劑耐溫能力為190 ℃。隨著老化溫度的升高,SDNPJ-2基漿整體表觀黏度有所降低,濾失量曲線變化平緩,230 ℃時試驗漿濾失量15.4 mL,較其他溫度下濾失量增加量不大,說明SDNPJ-2可抗230 ℃高溫。

2.3? SDNPJ-2抗污染性能評價

2.3.1? SDNPJ-2抗鹽性能評價

(1)SDNPJ-2在4%鹽水基漿中性能評價。向淡水基漿中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0.25%、0.5%、1%和1.5%的SDNPJ-2,再加入4% NaCl配制為鹽水基漿。測定150 ℃下熱滾16 h后的流變?yōu)V失性能,結(jié)果見圖4。可以看出,在4%鹽水基漿中SDNPJ-2加量為0.2%時濾失量由110 mL降至34 mL;加量為0.5%時黏度明顯增加,濾失量迅速降至16 mL;隨著加量繼續(xù)增大,濾失量變化逐漸平緩,加量至1.5%后,基漿老化后濾失量降至8.6 mL,降濾失劑的抗鹽效果良好。綜合表觀黏度和降濾失性能評價結(jié)果,4%鹽水基漿中加入1%降濾失劑時,基漿濾失量明顯降低,表觀黏度影響不大,繼續(xù)增大加量,濾失量下降不明顯。綜上,選取1%SDNPJ-2作為4%鹽水基漿中的最優(yōu)加量。

(2)SDNPJ-2在不同鹽濃度基漿中的性能評價。在配制好的淡水基漿中,分別加入1.0%的納米碳酸鈣和SDNPJ-2,再分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl,配置成鹽水基漿。150 ℃下熱滾16 h后,對比兩種濾失性能,結(jié)果見圖5??梢钥闯觯S著鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,納米碳酸鈣在鹽水基漿中基本沒有降濾失的效果,試驗漿失水量大。SDNPJ-2加量為1%時,隨鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大濾失量變化穩(wěn)定,25% NaCl時濾失量為13 mL,飽和鹽水基漿老化后濾失量為18.2 mL,對比納米碳酸鈣鹽水基漿,濾失量分別下降了89%和84%,降濾失劑抗鹽性能顯著。當(dāng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于25%時,濾失量增加明顯,說明該降濾失劑可抗25%鹽。

2.3.2? SDNPJ-2抗鈣性能評價

(1)SDNPJ-2在0.5%氯化鈣基漿中性能評價。向淡水基漿中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%、1%、1.5%的SDNPJ-2,加入0.5% CaCl2配制為含鈣基漿,測定150 ℃下熱滾16 h后的流變?yōu)V失性能,結(jié)果見圖6??梢钥闯?,在0.5%的含鈣基漿中,隨著SDNPJ-2加量增多,老化后表觀黏度整體上升,由5 mPa·s升至18.5 mPa·s,繼續(xù)加量增至1.5%,黏度明顯增加。濾失量曲線降低迅速,當(dāng)加量至0.5%時,試驗漿濾失量從138 mL下降至18 mL,繼續(xù)加入降濾失劑,濾失量略有減小,但仍保持低濾失量。SDNPJ-2加量為1.5%時,試驗漿濾失量為6.4 mL,此時整體黏度適中。綜合分析,在含鈣0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))基漿中,SDNPJ-2的最優(yōu)加量為1.5%。

(2)SDNPJ-2在不同鈣濃度基漿中的性能評價。向淡水基漿中分別加入1%的納米碳酸鈣和SDNPJ-2攪拌均勻,再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、5%、10%、15%的氯化鈣,150 ℃下熱滾16 h后,對比不同鈣離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)下2種濾失情況,結(jié)果見圖7??梢钥闯?,隨著鈣離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,含納米碳酸鈣基漿濾失量非常大,說明納米碳酸鈣在含鈣基漿中降濾失性能差;含SDNPJ-2基漿的濾失量略有增大,但仍保持低濾失量。對比納米碳酸鈣基漿,加入SDNPJ-2可分別使1% Ca2+和15% Ca2+濾失量下降92%和85%,效果非常顯著。鈣離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%上升至15%的過程中,SDNPJ-2基漿濾失量增量明顯,表明SDNPJ-2可抗10%鈣離子。

2.4? 不同環(huán)保型降濾失劑的性能對比

2.4.1? 淡水基漿中性能對比

將SDNPJ-2、CMC-LV與Driscal D三種環(huán)保型降濾失劑分別加入淡水基漿,考察試驗漿老化前后的黏度、濾失量變化,結(jié)果見表2??梢钥闯觯c其他環(huán)保型降濾失劑相比,SDNPJ-2降濾失效果更好,黏度適當(dāng)、不會使鉆井液嚴(yán)重增稠,在基漿中加量為1%時,老化后表觀黏度為27.5 mPa·s,濾失量為6.8 mL。

2.4.2? 鹽水基漿中性能對比

SDNPJ-2降濾失性能在淡水基漿中優(yōu)于Driscal D,再進(jìn)行兩者抗鹽性能對比。上述淡水基漿中,分別加入1.0%的SDNPJ-2和Driscal D,再分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl,配置成鹽水基漿,測試150 ℃老化前后流變性及降濾失效果。根據(jù)表3可知,150 ℃老化16 h后,4%鹽下SDNPJ-2濾失量為12 mL,Driscal D濾失量為16 mL,此時降濾失性能相似;隨著鹽增加,SDNPJ仍保持較好的降濾失性能。在飽和鹽水基漿中,Driscal D的老化后濾失量接近與SDNPJ-2的2倍,說明SDNPJ-2整體性能明顯優(yōu)于Driscal D。

2.5? 環(huán)保性能評價

進(jìn)行生物降解性測試。根據(jù)HJ505-2009《水質(zhì) 五日生化需氧量(BOD5)的測定稀釋與接種法》,測定SDNPJ-2 5d生化需氧量,利用BOD5與COD比值來表征生物降解性能。試驗結(jié)果表明,SDNPJ-2的BOD5為558 mg/L、COD為2 472 mg/L,比值為22.6%,對比評價標(biāo)準(zhǔn),說明SDNPJ-2可生物降解。

3? 降濾失機制分析

3.1? zeta電位

SDNPJ-2基漿的分散性能由zeta電位表征,zeta電位檢測儀器采用美國布魯克海文儀器公司產(chǎn)品。結(jié)果見表4。可以看出,SDNPJ-2的加量和微粒表面zeta電位的絕對值呈正相關(guān),這是由于降濾失劑分子鏈中的吸附基團吸附于黏土顆粒,使黏土顆粒擴散雙電層變厚,zeta電位增大,從而使得范德華力遠(yuǎn)小于靜電斥力,阻止顆粒的繼續(xù)沉降,使基漿中的黏土顆粒分布均勻,保持較好的分散性,形成的濾餅更為致密,濾失量降低。

3.2? 粒度

利用Bettersize 2000激光粒度分布儀測試不同SDNPJ-2加量對淡水基漿粒度分布的影響,結(jié)果見圖8、9。可以看出,加入SDNPJ-2后,體系粒度分布更寬,小粒徑含量增大,可實現(xiàn)黏土顆粒物理堆疊達(dá)到粒度級配,起到一定的封堵效果;同時隨SDNPJ-2加量增大,基漿黏土顆粒粒徑逐漸變小,加入1% SDNPJ-2峰值向左偏移,峰值移動至約0.1 μm,D50為2.793 μm,說明加入SDNPJ-2后改善了整體分散性,黏土由大顆粒分散為細(xì)小顆粒,形成的濾餅更加致密,降濾失性能更加優(yōu)良。

3.3? SDNPJ-2吸附機制

采用UV-3501紫外可見分光光度計研究SDNPJ-2的吸附機制,計算其在黏土上的吸附量:

τ=V(C0-C1)G? .(1)

式中,τ為處理劑所吸附的質(zhì)量,mg/g;V為體積,L;C0和C1分別為吸附前、后吸附質(zhì)的質(zhì)量濃度,mg/L;G為膨潤土質(zhì)量,g。試驗原理是當(dāng)紫外光或可見單色光照射物質(zhì)的溶液時,可通過入射光的吸收程度,作出吸光度與波長的變化曲線,從而進(jìn)行定性或定量分析[17]。

(1)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將配制好的500 mg/L的SDNPJ-2溶液進(jìn)行吸光度測量試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)SDNPJ-2在430 nm處吸收,滿足朗伯-比耳定律。再配制不同質(zhì)量濃度的SDNPJ-2溶液,在波長430 nm處分別測量它們的吸光度,然后繪制質(zhì)量濃度-吸光度工作曲線,結(jié)果見圖10。可以看出,SDNPJ-2質(zhì)量濃度與吸光度呈線性關(guān)系,表明可以在質(zhì)量濃度范圍內(nèi)進(jìn)行測定。

(2)溫度對吸附量的影響。配制不同濃度的SDNPJ-2懸浮液,分別在室溫、60及90 ℃下測量吸附平衡后的吸附量,探討溫度對降濾失劑吸附量的影響,進(jìn)行吸附機制分析,結(jié)果見圖11??梢钥闯?,隨著降濾失劑質(zhì)量濃度的增大,整體對黏土顆粒的吸附量逐漸增大。在室溫下,加入SDNPJ-2質(zhì)量濃度為100 mg/L時,吸附量增量顯著,此時吸附量為20 mg/g,繼續(xù)加入吸附量增加趨勢放緩。這是由于納米碳酸鈣改性后分散性得到改善,同時分子鏈中引入酰胺基團,使得SDNPJ-2在黏土中可有效吸附。隨溫度升高,整體吸附量減小,考慮吸附過程中放熱,黏土顆粒熱運動加劇,使其整體吸附效果降低。

3.4? 泥餅的微觀形貌

在上述淡水基漿中分別加入納米碳酸鈣與SDNPJ-2,150 ℃老化后進(jìn)行API濾失測試,取濾餅烘干處理,利用SEM對比分析基漿濾餅的形態(tài)變化,放大5000倍和10000倍,結(jié)果見圖12??梢钥闯?,加入納米碳酸鈣的基漿濾餅表面凹凸不平,同時團聚現(xiàn)象嚴(yán)重,相互堆疊形成許多微裂縫和孔洞,導(dǎo)致基漿濾失量大;而含的SDNPJ-2濾餅表面光滑,無大孔隙和黏土顆粒聚結(jié)現(xiàn)象,顆粒之間緊密堆積,細(xì)小孔隙被有效封堵,降濾失效果顯著。

3.5? 降濾失機制

SDNPJ-2表現(xiàn)出優(yōu)異降濾失性能,其作用機制包括2方面(圖13):

(1)納米碳酸鈣與其他常規(guī)材料相比性能優(yōu)越,物理填充堵孔效果更好。在壓差作用下嵌入濾餅,可以到達(dá)黏土間細(xì)小孔隙,堆積并進(jìn)行封堵,減小流體過流面積,從而控制失水量。

diagram of SDNPJ-2

(2)針對納米碳酸鈣表面極性強進(jìn)行化學(xué)改性,將無機粒子有機化,改性后接枝聚合物鏈上的水化基團通過氫鍵與水分子結(jié)合形成致密水化層,建立黏土顆粒和降濾失劑間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),改善分散體系穩(wěn)定性,分子鏈的橋聯(lián)作用使黏土顆粒不易聚結(jié),在壓差作用下形成薄而致密泥餅,提高其造壁性能。

4? 結(jié)? 論

(1)采用硅烷偶聯(lián)劑對納米碳酸鈣進(jìn)行改性,使其表面有機化形成分子膜,進(jìn)一步采用自由基聚合法接枝抗溫、抗鹽單體,研制了環(huán)保型改性納米碳酸鈣降濾失劑SDNPJ-2,具有抗352 ℃的熱穩(wěn)定性。

(2)研制的環(huán)保型改性納米碳酸鈣降濾失劑SDNPJ-2在淡水膨潤土基漿中的抗溫達(dá)230 ℃,與高分子聚合物相比引入無機納米粒子,降濾失效果優(yōu)于國外優(yōu)異同類降濾失劑產(chǎn)品Driscal D,抗氯化鈉25%、抗氯化鈣10%,且可生物降解、環(huán)保性好。

(3)研制的環(huán)保型改性納米碳酸鈣降濾失劑SDNPJ-2在膨潤土顆粒上吸附量大,且吸附牢固、受溫度和礦化度影響小,可通過吸附顯著增加膨潤土基漿的電動電位、增強膨潤土基漿的分散穩(wěn)定性,優(yōu)化粒徑級配、適應(yīng)對濾餅和地層的有效封堵。

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(編輯? 劉為清)

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