两性淀粉接枝共聚物钻井液降滤失剂的合成与性能评价

论文摘要

作为一种天然的高分子,淀粉来源极其丰富、价格低廉、无毒、易于生物降解,且易于改性,因此随着对可再生资源和绿色化工的日益重视,淀粉的改性越来越受到人们的重视。而淀粉改性产物作为钻井液降滤失剂,已有较长时间的现场应用,但其抗温性差这一缺点大大限制了其使用范围,而且目前的很多改性淀粉钻井液处理剂的性能不能完全满足钻井现场的需要,因此,通过对淀粉进行化学改性来提高其抗温性并完善其性能是当前及今后研究淀粉的一个主要方向。淀粉改性的方法很多,主要有酯化、醚化、接枝、氧化、交联等。基于提高改性淀粉产物抗温性并完善其它性能为出发点,本文以接枝共聚的方法将阳离子单体——二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、阴离子单体——2-丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸（AMPS）以及丙烯酰胺（AM）在过硫酸铵的引发下与淀粉进行接枝共聚,通过单因素实验分别分析了反应温度、反应时间、引发剂加量、单体配比、反应体系pH值对接枝率、接枝效率、单体转化率的影响,实验结果表明：接枝率、接枝效率随反应温度、反应时间、引发剂加量、反应体系pH值的增加而呈现先增大后减小的趋势,最佳反应温度为60℃,最佳反应时长为4h,引发剂最佳加量为反应单体加量的0.5%,最佳反应的pH值为8。淀粉与单体的最佳比例为1：4,DMDAAC与AMPS的最佳比例为1：3,并通过红外光谱以及扫描电镜对接枝产物进行了结构表征,证明了所得产物为目标产物。对加入了所合成的淀粉接枝共聚物降滤失剂的钻井液进行各项性能测试,通过测试可知,该降滤失剂具有很好的抗盐抗钙污能力,1%的加量抗盐可达饱和,抗钙接近5%,0.6%加量的钻井液体系经180℃热滚16h后其滤失量为10.8mL,0.6%加量的钻井液体系在150℃、3.5mPa条件下的高温高压滤失量为24.2mL,岩屑一次、二次滚动回收率均高于90%,说明该共聚物具有很好的降滤失性、较好的抗温性和防塌性能。对所合成的两性淀粉接枝共聚物钻井液降滤失剂同另几种常用的钻井液降滤失剂在常温和高温热滚的条件下分别进行了降失水性对比,通过对比得出本文所合成的降滤失剂性能明显优于其他几种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钻井液降滤失剂的应用现状及研究进展
• 1.1.1 钻井液降滤失剂的应用现状
• 1.1.2 钻井液降滤失剂的研究进展
• 1.2 淀粉接枝共聚物钻井液降滤失剂的研究和应用概况
• 1.2.1 阴离子接枝共聚物
• 1.2.2 两性离子接枝共聚物
• 1.2.3 淀粉接枝共聚物降滤失机理
• 1.2.4 目前存在的问题及今后研究的方向
• 1.3 研究意义
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 淀粉接枝共聚物的合成
• 2.1 实验药品和实验仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 淀粉接枝共聚方法的确定
• 2.2.1 接枝单体的选择
• 2.2.2 接枝方法的选择
• 2.2.3 引发剂的选择
• 2.3 淀粉接枝共聚物的合成
• 2.4 接枝共聚物的提纯
• 2.5 接枝参数的计算
• 2.5.1 接枝率（G%）和接枝效率（GE%）
• 2.5.2 单体转化率（C%）
• 2.6 接枝共聚物的表征
• 2.6.1 红外光谱（IR）分析
• 2.6.2 扫描电镜（SEM）分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 接枝共聚实验结果分析
• 3.1 反应温度对接枝共聚的影响
• 3.1.1 温度对接枝率的影响
• 3.1.2 温度对接枝效率的影响
• 3.2 引发剂加量对接枝共聚的影响
• 3.2.1 引发剂加量对接枝率的影响
• 3.2.2 引发剂加量对接枝效率的影响
• 3.2.3 引发剂加量对转化率的影响
• 3.3 反应时间对接枝共聚的影响
• 3.3.1 反应时间对接枝率的影响
• 3.3.2 反应时间对接枝效率的影响
• 3.3.3 反应时间对转化率的影响
• 3.4 淀粉与单体配比对接枝共聚的影响
• 3.4.1 淀粉与单体比例对接枝率的影响
• 3.4.2 淀粉与单体比例对接枝效率的影响
• 3.5 单体比例对接枝共聚的影响
• 3.5.1 单体比例对接枝率的影响
• 3.5.2 单体比例对接枝效率的影响
• 3.6 pH值对接枝共聚的影响
• 3.6.1 pH值对接枝率的影响
• 3.6.2 pH值对接枝效率的影响
• 3.7 淀粉接枝共聚物的表征
• 3.7.1 淀粉接枝共聚物的红外表征
• 3.7.2 淀粉接枝共聚物的扫描电镜（SEM）分析
• 3.7.3 淀粉接枝共聚物溶液性质
• 3.8 本章小结
• 第4章 淀粉接枝共聚物在钻井液体系中的性能评价
• 4.1 SADA在钻井液中性能评价方法
• 4.1.1 基浆的配制
• 4.1.2 SADA在不同钻井液中的性能测定
• 4.1.3 SADA的抗盐抗钙性评价
• 4.1.4 SADA的抗温性评价
• 4.1.5 SADA的高温高压降滤失性评价
• 4.1.6 SADA的泥页岩抑制性评价
• 4.2 SADA钻井液性能评价实验结果
• 4.2.1 SADA在不同类型钻井液中的性能
• 4.2.2 SADA的抗盐抗钙性能
• 4.2.3 SADA的抗温性能
• 4.2.4 SADA的高温高压降滤失性能
• 4.2.5 SADA的防塌性
• 4.3 SADA与其他钻井液降滤失剂的降滤失性能对比
• 4.3.1 常温下的性能对比
• 4.3.2 高温热滚16h后的性能对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果