Page 211 - 《精细化工》2020年第8期
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第 8 期 徐彩霞，等: P(ST-g-ACA)/BT 复合降滤失剂的合成与性能 ·1709·
充泥饼的微、纳米裂缝，从而达到降低井壁的渗透 在应用过程中，降滤失剂 P(ST-g-ACA)/BT 通过
率，提高黏土颗粒在高温下稳定性的目的，这与实验 氢键和静电吸附作用吸附在带负电的黏土颗粒表
结果 P(ST-g-ACA)/BT 具有良好的抗温性能是一致的。 面，由于磺酸基团的高电荷密度而形成牢固的水化
2.3.2 滤饼微观形貌分析 膜，黏土颗粒间静电斥力增大，可以防止高温和高
滤饼的形貌变化可以反映降滤失剂的性能好 盐下黏土颗粒的聚集，致密的滤饼可以堵塞孔隙和
坏。对空白样和加入量为 2.0% P(ST-g-ACA)/BT 的 裂纹。同时，降滤失剂类似于“鸡蛋卷”的卷曲结
f-WDF 和 s-WDF 常温中压下的滤饼进行了 SEM 分 构可以延长流体侵入路径，减少流体损失。
析，结果见图 14。 综上分析可知，降滤失剂拥有较长的主链和庞
大的侧链结构，使其同时具备抗压抗盐特性，以及
聚合物与膨润土间纳米尺度上的复合，吸附性更强，
热稳定性更高，在高温条件下可保持合理的粒径分
布，形成致密的滤饼结构，可以有效防止流体渗透，
从而达到保护地层的目的。
3 结论
（1）通过单体插层原位聚合法，以改性膨润土
为原料，插层功能性单体，制得具有“鸡蛋卷”结
构的复合降滤失剂 P(ST-g-ACA)/BT。采用 FTIR、
a—f-WDF 空白样；b—f-WDF+2.0% P(ST-g-ACA)/BT；c—s-WDF XRD、TEM、热重分析仪表征了 P(ST-g-ACA)/BT
空白样；d—f-WDF+2.0% P(ST-g-ACA)/BT
图 14 滤饼 SEM 图 的结构和热稳定性。该降滤失剂具有适宜的层状结
Fig. 14 SEM images of filter cake 构，热稳定性好。
（2）钻井液性能评价结果表明：降滤失剂
从图 14 中可以看出，空白样（图 14a、c）滤
P(ST-g-ACA)/BT 具有较好的降滤失性和流变性，当
饼表面呈多孔状，质地疏松，黏土颗粒很大，有明显
P(ST-g-ACA)/BT 的加入量为 1.5%~2.0%，f-WDF 中
的边缘。加入降滤失剂 P(ST-g-ACA)/BT 的滤饼（图
FL API =4 mL；s-WDF 中 FL HTHP =22 mL（150 ℃、
14b、d）表面致密、光滑，没有明显的裂纹。这可
3.5 MPa）。与其他降滤失剂相比，抗温耐盐性更好。
能是因为，加入的降滤失剂 P(ST-g-ACA)/BT 与黏土
（3）通过粒度分布测试，对滤饼的 SEM 分析，
颗粒相互作用，使滤饼更光滑、致密，从而形成的
表明 P(ST-g-ACA)/BT 的加入在高温条件下也可以
P(ST-g-ACA)/BT 薄膜易于关闭流体渗透通道，改善
保持合理的粒径分布，形成致密的滤饼结构，进一
滤失性能。
步推测解释了降滤失剂 P(ST-g-ACA)/BT 在水基钻
2.3.3 机理分析
井液中的作用机理。
膨润土是 2∶1 型层状硅酸盐，层间的负电荷易
与无机或有机阳离子发生离子交换，功能性官能团 参考文献：
可以通过离子交换的作用引入黏土层间 [17] 。其中 ST [1] BAILEY L, KEALL M, AUDIBERT A, et al. Effect of clay/polymer
可以提供大分子链；磺酸基和酰胺基可以增强膨润 interactions on shale stabilization during drilling[J]. Langmuir, 1994,
土层的双电子层，增加膨润土层间的排斥力；季铵 10(5): 1544-1549.
[2] JONES T G, HUGHES T L. Drilling fluid suspensions[J]. Advances
基团可以提高分子链刚性，增强耐温性。单体的插
in Chemistry Series, 1996, 251: 463-564.
入使黏土层崩解，从而达到聚合物和纳米级片状膨 [3] HUANG H R (黄汉仁), YANG K P (杨坤鹏), LUO P Y (罗平亚).
润土的复合，机理如下： Mud technology principles[M]. Beijing: Petroleum Industry Press
(石油工业出版社), 1981: 1.
[4] ZHENG Y (郑勇), SUN L J (孙立君), PENG Z G (彭志刚), et al.
Synthesis and evaluation of fluid loss additive SN-K for drilling fluid
with high temperature resistance and salt tolerance and inhibitory
effect[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2017, 34(2): 220-226.
[5] MAO H (毛惠), QIU Z S (邱正松), SHEN Z H (沈忠厚), et al.
Synthesis and mechanism of hydrophobic associated polymer based
nano-silica filtrate reducer[J]. Acta Petroleui Sinica (石油学报),
2014, 35: 771-778.
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