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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 ·523·

础上，改变分散剂用量，在 FLA 加量为 3 g 的条件 由图 4 可知，随着引发剂加用量的增加，钻井
下，考察分散剂用量对合成降滤失剂性能的影响， 液 API 滤失量先降低后缓慢增加。主要原因是：引
结果如图 3 所示。 发剂分解后只有一部分用来引发单体聚合，另一部
分引发剂因诱导分解和笼蔽效应而损耗。诱导分解
过程是自由基向引发剂的转移反应，转移前后自由
基数没有增减。同时引发剂浓度较低时，引发剂分
子处在单体或溶剂的“笼子”中，在“笼子”中分解
成的初级自由基寿命很短，并没有起到引发单体聚
合的作用。但当引发剂用量过大时，反应产生大量
自由基，导致产物支链较多，分子强度较弱，从而
导致聚合物降滤失效果降低 [18-20] 。所以，最终确定
引发剂用量为 0.7 g。
2.1.5 交联剂用量的确定

图 3 分散剂用量对 API 滤失量的影响 交联剂主要用在高分子材料中，由于高分子材
Fig. 3 Effect of stabilizer dosage on API filtration loss 料的分子结构像一条条长线，易拉断且没有弹性，
交联剂的主要作用是在线型的分子之间产生化学
由图 3 可知，随着分散剂用量的增加，钻井液
键，使线型分子结构相互连在一起，形成网状结构，
体系 API 滤失量先降低后增加，但增加幅度没有降
使产物具有一定的力学强度。在 55.3 g 甲醇和 30 g
低幅度大。当分散剂加量为 4 g 时，钻井液滤失量
纯净水组成的混合液中，控制交联剂用量为 0.5、1.0、
降低到最小值。这是由于，首先，分散剂充分分散 1.5、2.0、2.5、3.0 和 3.5 g，在 m(AM)∶m(SMA)= 1∶
溶解在分散介质中，在反应过程中聚合物粒子能够 3，单体总质量为 20 g，AIBN 加量 0.7 g，PVP 加量
吸附分散剂使颗粒稳定。当分散剂加量太低时，分 4 g，反应温度 70 ℃，反应时间 5 h 的条件下合成降
散体系达不到充分保护或不能形成分散液，起不到 滤失剂。在聚合产物加量为 3 g 的条件下，考察交
稳定的作用；当分散剂加量过高时，体系形成核的 联剂用量对滤失效果的影响，结果见图 5。
数量增加，导致有效单体浓度降低 [16-17] ，同时增加
实验成本。所以，最终确定分散剂用量为 4 g。
2.1.4 引发剂用量的确定
引发剂主要影响聚合物的平均相对分子质量以
及分子结构。在 55.3 g 甲醇和 30 g 纯净水组成的混
合液中，控制引发剂用量为 0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、
0.9 和 1.0 g，在 m(AM)∶m(SMA)=1∶3，单体总用
量为 20 g，DVB 加量 2 g，PVP 加量 4 g，反应温度
70 ℃，反应时间 5 h 的条件下合成降滤失剂。在 FLA

加量为 3 g 的条件下，考察引发剂用量对合成降滤
图 5 交联剂用量对 API 滤失量的影响
失剂性能的影响，结果见图 4。 Fig. 5 Effect of crosslinker dosage on API filtration loss

由图 5 可知，随着交联剂用量的增加，聚合物
分子链不断增长，相应的降滤失能力增强，当交联
剂加量为 2 g 时，API 滤失量达到最小值。之后，随
着交联剂用量的继续增加，聚合物交联密度增加，
其降滤失能力降低。首先，交联剂引入刚性基团，
提高产物的抗温性能；其次，交联剂可使线型分子
交联形成网状结构，增强产物的弹性及力学强度，
从而增强产物在体系中的作用效果。所以，确定交

联剂最佳用量为 2 g。

图 4 引发剂用量对 API 滤失量的影响 2.1.6 反应时间的确定
Fig. 4 Effect of initiator dosage on API filtration loss 在 55.3 g 甲醇和 30 g 纯净水组成的混合液中，