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第 3 期 周 研，等: 油基钻井液用聚合物降滤失剂合成与性能评价 ·521·

Key words: oil-based drilling fluid; polymer; dispersion polymerization; single factor method; fluid loss
additive; oil field chemicals
Foundation item: National Science and Technology Major Project (2016ZX05020-004)

近年来，随着钻井技术的提升，油气资源勘探 高温高压失水仪，青岛胶南分析仪器厂；ZNS-A5
开发不断向深部地层发展，同时页岩气开发规模逐 常温中压失水仪，青岛同春石油仪器有限公司；
渐扩大。在钻井过程中由于钻井液性能不佳、过量 DWY-2 破乳电压测试仪，青岛同春石油仪器有限
滤液侵入地层等引起井下复杂状况经常发生。钻井 公司。
液作为钻井工程的血液在整个钻井过程中起着至关 1.2 方法
重要的作用。而油基钻井液因具有防塌能力强、润 在装有磁力搅拌的 250 mL 三口烧瓶中加入
滑性能好、温度适应范围广等特点已成为近年来应 55.3 g 甲醇和 30 g 纯净水混合液。再在氮气保护下
用及研究的热点 [1-4] 。降滤失剂作为控制体系滤失量 加入 PVP 4 g，搅拌至溶解。待完全溶解后，按
的主要材料，可在井壁形成薄而致密的泥饼，被大 m(AM)∶m(SMA)=1∶3 加入 AM 和 SMA 共 20 g，
量应用于钻井液中。目前，油基钻井液用降滤失剂 AIBN 0.7 g，充分搅拌后将反应瓶置于已升温至 70 ℃
有沥青类、腐殖酸类和高分子聚合物类。沥青类降 的恒温水浴锅中反应 6 h，反应过程中每隔 30 min 加
滤失剂因具有“软化点”这一物理特性在钻井液体系 入 0.5 g 交联剂 DVB 共 2 g。反应结束，冷却至室温，
中起到降滤失的作用；腐殖酸类降滤失剂主要是在 用无水乙醇洗涤 3~4 次并在高速离心机中离心处
泥饼孔隙中形成桥堵来改善泥饼质量，从而降低体 理，最后将产物（FLA）置于 50 ℃真空干燥箱中干
系滤失量。但沥青类降滤失剂存在高温增黏效应和 燥 24 h，研磨成粉末备用。其反应式如下所示。
环境污染，腐殖酸类降滤失剂存在使用量大，钻井
成本较高等问题，因而，两者的实际应用受到一定
的限制 [5-9] 。聚合物降滤失剂是 20 世纪 90 年代发展
起来的一类处理剂，相对沥青类和腐殖酸类降滤失
剂其发展较晚，但在性能方面除具有良好的降滤失
性外，还具有辅助乳化、提高润滑性、减少摩阻等
特点 [10-11] 。然而，国内对聚合物降滤失剂的研究起
步较晚且种类较少。
综合以上问题，本文以甲基丙烯酸十八酯
（SMA）、丙烯酰胺（AM）为原料，采用分散聚合
法合成了聚合物降滤失剂。考察了反应时间、单体

配比，单体、分散剂、引发剂和交联剂用量对体系
API 滤失量的影响，探讨了该聚合物降滤失剂的作 1.3 分析与测试
用机理，对以后相关油基钻井液降滤失剂的制备具 1.3.1 结构分析
有一定的参考价值。 采用傅里叶变换红外光谱仪进行 FTIR 测试。

–1
溴化钾压片法，测试范围 500~4000 cm 。
1 实验部分
1.3.2 性能测试
1.1 原料与仪器 采用热分析仪进行 DSC 测试，称取 8~10 mg 样
丙烯酰胺（AM）、偶氮二异丁腈（AIBN）、聚 品在氮气环境下以 10 ℃/min 速率升温，温度范围为
乙烯基吡咯烷酮（PVP）、甲醇，成都科龙试剂厂； 20~200 ℃。
甲基丙烯酸十八酯（SMA）、二乙烯基苯（DVB）， 1.4 钻井液的配制及性能评价
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上海阿拉丁试剂公司；以上试剂均为 AR，实验用水 （1）油基钻井液配方：240 mL 0 柴油+60 mL
为去离子水。 〔w(CaCl 2 )=20%〕溶液+6 g 主乳+6 g 辅乳+9 g 有机
Nicolet 6700 型傅里叶变换红外光谱仪，美国 土+1.5 g CaO+247.3 g 重晶石。该配方所使用的主乳
Thermo Scientific 公司；DSC823 TGA/SDTA85/e 型 化剂及其他相关处理剂均为成都西油华巍公司提
热分析仪，美国 Mettler Toledo 公司；ZNN-D6 六速 供。辅乳化剂为本实验室复配，复配方法参考文献[12]。
旋转黏度计，青岛同春石油仪器有限公司；GGSD-71 （2）性能评价：根据国家标准《GB/T 16783.2