环境友好型聚合物钻井液抑制剂的室内研究.docx

学兔兔 www. xuet ut 第 3 2 卷 第 5 期 钻 井 液 与 完 井 液 Vol.32 No.5 2 0 1 5 年 9 月 DRILLING FLUID & COMPLETION FLUID Sept. 2015 doi:10.3696/j.issn.1001-5620.2015.05.009 环境友好型聚合物钻井液抑制剂的室内研究 覃勇， 黄平， 万伟 (川庆钻探工程有限公司钻井液技术服务公司，成都) 覃勇等.环境友好型聚合物钻井液抑制剂的室内研究[J].钻井液与完井液，2015,32(5):37-40. 摘要 随着人们环保理念的增强和新环境保护法的颁布，研发各种新型低毒无害的环境友好型钻井液处理剂替代 传统的钻井液处理剂势在必行。川渝地区目前使用较好的KCl-聚合物钻井液体系，其中含有较高浓度的氯离子，氯离 子能够与环境中的有机物结合生成具有三致效应的氯代化合物，严重影响生态环境。笔者在室内研发出一种能够取代 KCl 的聚胺抑制剂，该抑制剂主要是通过胺基特有的吸附而达到抑制泥页岩水化分散的作用。聚胺抑制剂本身具有很 好的抑制能力，并能够较好被环境接受，在取代KCl 后，还能进一步提高钻井液的抑制能力，很大程度地降低聚合物 钻井液中的氯离子，不仅能够改善聚合物钻井液各项性能，还能使其具有很好的环境保护性能。 关键词 环境友好型钻井液；聚胺抑制剂；抑制能力；毛细管吸力 中图分类号： TE254.4 文献标识码：A 文章编号： 1001-5620(2015)05-0037-04 随着钻井液技术发展越来越受到环保法律、法规 和政策的限制，研究满足钻井工程技术和环境保护要 求的钻井液体系势在必行，尤其是研发各种新型低毒、 无害的钻井液处理剂。川渝地区上部地层的大段泥页 岩易因水化膨胀引起井壁失稳，采用的具有强抑制能 力的KCl- 聚合物钻井液体系取得了较好效果。但由 于KCl 的加入导致了该体系含有较高浓度的氯离子， 高浓度的氯离子会与环境中的有机物结合生成具有三 致效应(致突变效应、致畸效应、致癌效应)的氯代 化合物，严重影响生态环境。因此，研发一种能取代 该无机盐抑制剂的处理剂，从源头减少或控制氯离子 的引入，成为钻井液工作者关注和研究的一项重要课 题。研发出一种能够取代KCl 的聚胺抑制剂，该抑 制剂具有很好的抑制能力，不仅能够改善聚合物钻井 液各项性能，还能使其具有很好的环境保护性能[1-9。 1 聚胺抑制剂的作用原理 聚胺抑制剂属于具有适当分子量的聚乙烯多胺， 其抑制能力主要是通过胺基特有的吸附而起作用。结 合蒙特 · 卡洛方法和分子反应动态法，采用页岩抑制 剂的水溶液和蒙脱土片对该聚胺抑制剂进行了分子设 计和X 射线衍射研究。结果表明，由于该聚胺抑制 剂的胺基氮原子具有未共用电子对，能与质子结合， 当胺溶解于水时从水中夺取一个质子，形成带正电荷 的铵离子，铵离子可通过静电作用吸附在黏土表面。 当聚胺抑制剂含有多个胺基时，胺基与质子结合生成 多个铵离子，分别吸附在相邻的黏土片层上并将黏土 片层束缚在一起。同时，分子链中与氮原子相连的氢 原子可与黏土表面的氧原子形成氢键，铵离子也能与 水分子形成氢键，氢键的作用力强化了胺基在黏土层 间的吸附。聚胺抑制剂吸附在黏土表面后，在增强黏 土表面疏水性的同时可有效阻止自由水进入黏土片 层，最终达到抑制黏土水化分散的效果。 2 聚胺抑制剂的室内合成方法 由于生产聚乙烯多胺的原料、催化剂和方法不同， 制备出的聚乙烯多胺分子结构和分子式也就不同。目 前主要有以下3种方法：采用高活性三元环状乙烯胺 通过酸催化聚合得到高转化率的聚乙烯多胺；采用乙 烯基甲酰胺的聚合物通过水解反应得到聚乙烯多胺； 采用聚丙烯酰胺通过Hofmann 降级重拍反应得到聚 乙烯多胺。通过前期实验研究，采用 Hofmann 降级 基金项目：中国石油集团川庆钻探工程有限公司项目“环境友好型钻井液技术研究”(CQ2014B-34-Z2)。 第一作者简介：覃勇，工程师，1963年生，毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事钻井液技术研究及管理工作。地址： 四川省成都市成华区猛追湾街26号附1号；邮政编码610051;电话(028E-mail:Qinyong sc@。 学兔兔 www. xuet ut 38 钻