Page 102 - 《精细化工》2020年第11期

·2248· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

智能 PVCL 虽然流型调节性能突出，但调节范 流型调节剂虽智能调节能力强，但温程较短，表观
围小。刘均一等 [14] 研制出具有调节范围更广的智能 黏度波动范围较大；用磺化苯乙烯制备的流行调节
流型调节剂，即将温敏型聚合物与磺化苯乙烯聚合 剂虽然合成过程繁琐，但调节流型稳定，温程适中，
物反应，再与阳离子氟碳表面活性剂、非离子表面 可满足钻井需求；以烯基磺酸为原料研制出的智能
活性剂进行二次接触，最后再与增效剂、消泡剂接 流型调节剂虽然在流型稳定性上稍有不足，但其可
触得到智能聚合物流型调节剂。该智能流型调节剂 控温程较广，为智能钻井液流型调节剂的应用推广
可在 4~65 ℃范围内调节钻井液流变性，使其保持在 提供了条件。
稳定区间，降低了动切力受温度变化的影响，解决 1.2 智能化钻井液 pH 控制剂
了常规钻井液因高低温变化引起的压力失控、井漏 钻井液 pH 是保障钻井液稳定性的一项重要因
等问题，确保了井下钻进工作的正常进行。 素，而钻井液稳定性又直接影响井眼质量的好坏 [17-18] 。
与前两者智能流型调节剂相比，谢彬强 [15] 研制 因此，熟悉目前的钻井液维护状况、研究钻井液 pH
出的智能流型调节剂具有更广的温度调节范围，利 产生变化的根源所在、探索不同处理剂的最佳 pH
用烯基酰胺和烯基磺酸在引发剂的作用下发生共聚 适用范围，是确保处理剂充分发挥功效的重要方法，
反应生成智能温敏聚合物流型调节剂，并以此配制 也是维持钻井液正常运行的关键 [19-21] 。所以，使钻井液
了恒流变智能钻井液。实验得出，该钻井液流变性 pH 具有自主调节或范围内自控的能力成为了当前钻
因温度变化引起的波动较小，尤其在低剪切速率的 井液向智能化发展的重要方向。
条件下，黏度等参数将不因温度的变化而产生较大 直接添加缓冲试剂从而实现钻井液智能化是最
波动，表现出优良的流变稳定性能。智能调节范围 简单也最为直接的方法，这种方法针对性明显，对
也扩大到 4~75 ℃，并表现出优良的恒流变特性。 于不同性能的钻井液需添加不同试剂。孙明波等 [22]
国外的一些学者也对智能流型调节剂进行了研 发现盐水磺化钻井液时常发生钻井液 pH 过低的现
究。ROJAS 等 [16] 介绍了一种独特的流型调节材料恒 象，即使添加大量 NaOH 仍然无法有效提升 pH，因
流变合成基体系（CR—SBM），其独特之处在于，使 此研制出一种适用于淡水体系和盐水体系的智能
用流变性黏土而不使用特殊的乳化剂即可实现流体 pH 调节剂 SMP-Ⅱ。该调节剂有显著的缓冲作用。
在深水作业中表现出“恒定流变”特性，该材料可 其智能调控原理为，SMP-Ⅱ分子上的酚羟基和酚钠
以将井下浪涌压力和等效循环密度（ECD）降到最低， 形成缓冲体系，从而使钻井液在可控范围内保持 pH
从而降低了漏失事件的发生频率，提升了钻井液的 稳定，实现钻井液的智能化。
安全性能。智能流型调节剂钻井液性能比较见表 1。 相对于添加缓冲试剂而言，配制缓冲溶液的方
法更加复杂，所需的药剂种类及配比也相对更多，
表 1 智能流型调节剂钻井液性能比较 其缓冲能力更强，可调节 pH 范围更广，所适用的
Table 1 Performance comparison of drilling fluids with smart 钻井液种类也更加多样。深井钻井中遇到高压含盐
flow regulators
水层、盐膏泥复合层、盐膏层等地层时极易发生井
主要合成 调控 建议性能 建议研究
文献 壁吸水膨胀垮塌、蠕变缩颈等现象，造成卡钻、坍
原料 温程/℃ 提升方向 方向
塌掉块等钻井事故发生，而现场常用的盐水钻井液
[13] 乙烯基己内 4~60 应降低流型 建议对合成高分
酰胺、偶氮 波动幅度， 子的支链嫁接、 在钻井过程中遇到此类地层时，pH 通常会迅速降
二异丁腈等 扩大调控温 直链添加等方向 低，钻井液性能也会发生改变。为此，李轩等 [23] 提
程范围 进行研究
出一种将表面活性剂烷基多苷（WJG）与十二烷基
[14] 聚季铵盐、 4~65 合成步骤应 可从超声空穴效 苯磺酸钠（SDBS）进行复配的 pH 缓冲体系。该体
磺化苯乙 向精简化方 应、微波热效应
烯等 向发展，以 等方向作进一步 系对高密度饱和盐水钻井液体系、高密度有机盐体
[15] 烯基磺酸和 4~75 便利于推广 探讨 系、海水钻井液等体系老化前后 pH 都有很好的缓
烯基酰胺等 冲效果；但对于一些矿化度较高、密度较大的钻井
液而言缓冲效果并不明显。pH 的精准控制是当前智
传统钻井液流型调节剂虽具有黏度调节的能 能化 pH 控制剂面临的主要问题。AREMU 等 [24] 利
力，但是在低温状态下钻井液黏度仍然增加明显， 用可可豆提取物作为 pH 控制剂，结果表明，可可
压力难以控制，无法满足深水钻井需要。而智能化 豆提取物中的碱性物质（可可碱）与 KOH 相比能够
钻井液流型调节剂具有合成原料简单、调控能力强 更好地对钻井液 pH 进行调节，可减缓因钻井液过
等特点，可实现高温增稠低温降稠的作用。从表 1 度酸化对钻具产生的腐蚀，因此具有较好的缓蚀潜
中可以看出，以乙烯基己内酰胺为原料制得的智能 力。虽然可可豆提取物稳定性更好，但仍无法实现