一种两性离子聚合物降黏剂的合成与性能评价.docx

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1、一种两性离子聚合物降黏剂的合成与性能评价张城I刘帅1.袁翊2,钱帆2,李万强2,段明I(1、西南石油大学，化学化工学院，四川成都，610500；2、川庆钻探工程有限公司钻井液技术服务公司,四川成都,610051)摘要：本文采用丙M酸(AA).2-丙熔Sti1.2甲基丙碳酸(AMPS),甲基丙熔酷氧乙基三甲基辰化快(DMC)为单体,基于水注液爆亲法工艺,采用球色环保的二玻化商甲基秋兰W(TMTD)代替常用短基化合物域转移剂，合成了一种低分子受两性离子聚合物钻并液用降钻剂。以室温降独车为考核指标，碉定了降轼剂的最佳合成条件：单体浓度55%,TMTD加#为0.75%,氧化还原引发剂加量占单体浓度的3

2、%,NaOH中和3%,J1.具有良好的坑鼻41能,可以满足180C的杭温笑求。本研克为低分子量两性禹子降船剂的合成工Z；提供了史缘包环保的遗界.关健词：两性离子聚合物;钻井液降拈剂；链转移剂:二琉化四甲基秋丝姆SynthesisandPerformanceEva1.uationofanAmphotericPo1.ymerViscosityKeducerZUANGChcng1.1.1.UShuai1.YUANYi2.QIANFan2,1.IWanqiang2.DUANMing,(1.CO1.IqJCcfCbemRry;IndChemica1.Engineering.SnUthWcMPt1.mIC

3、urnUnivcniity.Sichuan,Che11g6105()0.China;2.CCDCDriHinF1.uidTechno1.ogySeniccsCompany,Chcngdih610051)Abstract:InIhisPaPe1.acry1.icacid(AA).2-acry1.amido-2-ne1.hy1.prop*ne5Ufonicacid(AMPS),andmcthacrj,1.oxycthy1.trimcthy1.ammoniumch1.oride(DMC)wereusedasmonomers,basedontheaquemsso1.utionexp1.osionpo1

4、.y11wriza1.ionprocess,aQWnKHeCU1.arweightzwitterionicpo1.ymerviscosityreducerfordri1.1.ingf1.uidswassynthesizedbyusingcnvirwmcnUi1.1.yfricix1.1.ytc1.ramcthy1.thiuramdisu1.fide(TMTD)insteadofsu1.1.hydnpoundasthechaintransferagent.Taking(heroomteneraureviscosityreductionononrconcentrationwas55w(%,(hea

5、dditionofTMTDwas0.75w1.%.headditionofoxidation-reductionini(i4torwas3wt%of1.hemonomerconcentration,theneutra1.izationof(AAAMPS)was5(W,(heM1.ditionofAMPSwas5.5wt%.andtheadditionofDMCwas4.5wt%.Underthiscondition,thenumberaverageIno1.eCUIarweightofthesynthesizedZwinerionicpo1.ymerviscosityduceris914gno

6、1.anditsviscosityreductionrateinthefreshwaterbases1.urryis91.53%.andithasgoodtemperatureresistance,whichcanmeet(heIemperaiuitresistancerequirementof180V.ThiSresearchxvidesagreenandenvironmenta1.1.yfriend1.yoptionforthesynthesisof1.owmo1.ecu1.arweightzwitterionicviscosityreducer.Keywords:Zwittcrionkp

7、o1.ymer;Dri1.1.ingf1.uidviscosityreducer;Chaintransferagent;Tctramcthy1.thiuramdisu1.fide降钻剂是确保怙井液流变性能的重要钻井液处理剂之一，能够显著降低钻井液的卦度和切力.对词节钻井液流变性、维持牯井液性能、保护油气层都有着至关重要的作用UT两性廊子聚合物是目前最常用的降黏剂之一，其具有较低的分子限以及较窄的分子仪分布1.*-,01.通常在合成两性离子聚合物降舜剂时需要加入链转移剂来调节其分子同“必，但日前常用的流转移剂主要为装她化合物(包括篇以乙髀、部施丙酸)，自带特殊臭味，难以抨发,污染环境，长期接触会

8、对人类身体带来一定危宙,二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)是一种新型、环境友好型的旌转移剂,已被用于词控接枝反应以及捽制合成超支化聚乙二醇二丙烯酸酯(HB-PEGDA)聚合物心川，但未见用于合成低分子沆两性离子聚合物降整剂.本工作采用丙烯酸AA),2-丙烟酰级基2-甲基丙横酸AMPS),甲基丙烯限氯乙基后公以Ih科川省科技计划SHI内用光UttH丸不同处理剂“水前站并裱的七定M1.U”作行公通讯件寻解介，氮总.X.西南看油大学化学I.理。枝术。也在1女双t-8IT(SM.KA.钻井Jft用M1.tfi1.E-mai1.：2437774312g.c1n.双明(I97S.男,WftV1.利谓6就大学W

9、今位8Z通讯四&人.研九接城为油气用开；R界面物理化学史油水分底技术,通讯地S1.6IW00BMtcn三甲基氯化核(DMC)为单体.基于水溶液爆喔法工名,首先对比/TMTD与其他位转移剂的性能，然后优化了降黏剂的合成条件，表征了结构产物,附后系统评价了产物降黏性能.本研究为低分子量两性离子降粘剂的合成J?艺提供了更标色环保的选择.1实验部分I主要原料与仪器AA：分析纯，阿拉丁(上海有限公司：AMPS:纯度98wi%,成都奥尔文斯生物科技有限公司:DMC:纯度75wt%,阿拉丁上海)有眼公司;TMTD;纯度97wt%,北京百灵成科技有限公司：氢氧化钠、过硫酸筱、疏代破酸钠、甲酸钠、亚流酸氮钠、异

10、丙酹、丙阳、砍酸钠；分析纯，成都科隆化学品有限公司；流基乙即：化学纯，国药集团化学试剂有限公司:ZNN-D6B型电子六速粘度计、NGJ-2型数显高速搅拌机：存岛同春石油仪器有限公司.1.2P(AA-AMPS-DMC)降黏剂的合成向反应器中依次加入一定依AA、AMPS、DMC和采用亲水性溶剂已溶解好的链转移剂TMTD,并向该体系中缓慢加入定量的NaOH溶液控制AA+AMPS的中和程度.最后依次加入引发剂畸代嫉酸钠、过硫酸筱。借助NaOII水溶液在体系中和所放的热里来维持反应初期温度(至少70C以上.反应在10min以内就能快速完成爆聚.将爆架后的1.3降黏率性需评价1.3.1基浆的配制在400m

11、1.蒸馅水中分别加入怙井液试验配浆用膨润土28.0g和无水碳酸钠0.84g,第计在1200Hmin的转速下高速搅拌20min.期间停留两次，以刮下黏附在容器壁上的t-缓慢加入喔丙烯豚胺PAM0.4Og.累计d12(XK)r/min的技速卜岛速沱2()min.期间停留两次以刮下黏附在容器壁上的土和PAM,在25C下南闭养护24h,即为艇浆,龙剌好的唾浆在1200OrJmin的弱速卜高速搅打Smin,按GB/T16783.1的规定测K)Omnin的值。1.3.2室温降粘率的制定收配制并养护好的基浆40()m1.用XKXJr/min的转速板摔并加入0.40s降钻剂样品维续搅拌10min,iIm1.2

12、000r/min的转速卜高速投柞5min.按GBE6783.1的规定测I(X)“min的值，按下公式计算降粘率；Dh=RgRI81X1.o0%r100式中:DI1降粘率，用百分数衣示；R1.1.基浆Ir/min时的值;Rnn-I基浆加样后1()0r/min时的假。1.3.3不同温度下的钻率测定取配好的基浆装入高温老化地中.充入().69MPa鼠气,置于滚子加热炉中.在不同温度下热滚16h,*却后在12000Cmin的转速下高速搅拌5min,按GBrn6783.1的规定测KK)Ivmin的值取配好的基能400m1.,用300Oiymin转速搅拌并缓慢加入0.4Og试样，继续搅拌IOmin,奘入离

13、温老化造，充入0.69MPa氯气，在不同温度下热浪16h,冷却后在12000r/min的粒速卜高速搅拌5min.按GBfT16783.1的规定测100n,min的值,按照卜式计算不同温度下的降钻率：D1.=R町RgX1.oO%R1.CoDI2降纵率，用百分数表示：Rhxi基浆热浪后KXJr/min时的值：Rg2加样基浆热滚后I(X)r/min时的伯，2结果与讨论2.1 降黏剂合成条件优化2.1.1 检舲移剂的对比固定单体浓度为50wt%,AA:AMPS:DMC的质JR比8:1:1,引发剂加柒占单体浓度的3wt%,NaoH中和(AA+AMPS)程度为50%,对比TMTD、甲酸钠、亚硫酸双钠、异丙

14、解和筑基乙肝作为旋转移时产物的室温降黏率。实也结果及明以近愤假及钠、甲酸讷,异丙分作为链忖楼时所得产勃的空汨降黏率屡低于85%,哌用TMTD和短胭乙酚作为链行侈剂M合成所拶产物的空温降粘率分别为88.72%和90.23%,它们的室温降拈率明显高于其他产物-采用TMTD卷转移时所得产物的降融性能只是相养于航基乙醉，这表明采用TMTD代Sftt乙醉控制分子量是可行的.212TMTD浓度优化固定单体浓度为50wt%.AA:AMPS:DMC的质吊:比8:1:1,引发剂加量:占单体浓度的3wt%.氢氧化钠中和(AA+AMPS)程度为50%,改变性转移剂TMTD浓度.合成所得降钻剂的室温降落率见图2(b)

15、.由图2(b)可知,随着TMTD浓度的增加,产物室温降拈率也在逐渐增加，当TMTD浓度达到0.75wi%时，其产物的降刿效果最好.当继续把TMTD浓度增大至O.75wi%以上时,反应未能正行聚合，这可能归因于裔浓度的道转移剂阻碍了单体的会合。IH2不HTMTD焦吱M产种的XtiMMf1.A/2.1.3 单体浓度优化固定TMTD加量为0.75wt%,AA:AMPSQMC的质比比8:1:1.引发剂加盘占单体浓度的3wt%.氮就化钠中和AAAMPS)程度为50%,改变总体浓度合成所得降拈剂的室温降黏率见图3（八）-单体浓度为40%的反应未能聚合，这可能是由于当单体浓度过低时NaOH中和AA放热不足，反应体系初期温吱不够高(未达到70D,引发剂分解效率低所导致。单体浓度在45wi%60wt%内时，聚合产物的降黏率均较大.由于单体浓度60