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淀粉改性處理劑

淀粉與烯類單體的接枝共聚是提高產(chǎn)物綜合性能的有效途徑，以淀粉(St)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為原料，通過接枝共聚，合成了一種環(huán)保性能好的抗高溫抗鹽兩性離子改性淀粉降濾失劑，加有1%改性淀粉降濾失劑的淡水鉆井液在150℃老化前后的濾失量分別為7.9mL和10.9mL，在160℃老化后的濾失量為12mL，鹽水鉆井液老化前后的降濾失效果較好，180℃、3.5MPa下的高溫高壓濾失量為22mL，表現(xiàn)出較好的抗鹽性和抗高溫穩(wěn)定性。在淀粉丙烯酰胺接枝物中添加一種抗氧劑復(fù)配得到的水基鉆井液降濾失劑HRS，在150℃使用環(huán)境中抗鹽至飽和，抗Ca2+至2300mg/L，抗Mg2+至900mg/L，且低毒易降解。為提高淀粉接枝共聚物應(yīng)用的針對性，研究了含有酰胺基、羧基和磺酸基等不同基團(tuán)的接枝共聚物在鉆井液中的流變性和降濾失性能。結(jié)果表明，含不同基團(tuán)的接枝共聚物在淡水鉆井液中均具有很好的降失水能力和增黏能力，而在鹽水泥漿中，具有不同基團(tuán)的接枝共聚物會(huì)表現(xiàn)出不同的抗鹽、抗溫能力。相對而言，含吸附性基團(tuán)(酰胺基)的接枝共聚物有著更好的抗鹽能力，而含水化基團(tuán)(磺酸基、羧基)的接枝共聚物的抗溫性更好。

通過適當(dāng)?shù)慕宦?lián)反應(yīng)，可以減少淀粉在改性反應(yīng)中由于甙健水解帶來的性能降低，提高羧甲基淀粉的應(yīng)用性能，如，以馬鈴薯淀粉為原料，以90.0%乙醇為溶劑，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，氯乙酸為醚化劑，當(dāng)?shù)矸?、氯乙酸及氫氧化鈉物質(zhì)的量比為1∶0.57∶1.01，交聯(lián)劑用量為干淀粉質(zhì)量的0.67%，在65℃下反應(yīng)70min，合成的高黏度交聯(lián)-羧甲基化復(fù)合變性淀粉(CCMS)，具有較好的抗剪切性能和較高的黏度，在不同鉆井液體系中均有較好的增黏性、降濾失性、抗高溫性和抗鹽性，高溫老化后仍具有良好的降濾失能力。

作為淀粉衍生物，烷基糖苷的研究日益受到重視，從而擴(kuò)大了淀粉衍生物的研究應(yīng)用范圍。以葡萄糖與三甲基氯硅烷為原料合成的三甲基硅烷基葡萄糖苷TSG，具有較好的抑制黏土水化膨脹、分散的作用。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的TSG水溶液中，膨潤土的線性膨脹率僅為54.62%，防膨率為79.07%。同時(shí)對水基鉆井液具有一定的增黏作用和降濾失作用，且摩阻系數(shù)降低。由工業(yè)級淀粉、辛醇及磺化類催化劑等反應(yīng)制得的改性聚糖類鉆井液防塌潤滑劑MAPG，對膨潤土漿及模擬現(xiàn)場鉆井液流變性影響很小，有明顯的降濾失作用，形成的泥餅致密光滑，潤滑性好，抑制能力強(qiáng)，抗溫達(dá)140℃，抗鹽達(dá)35%。陽離子烷基糖苷CAPG在保持烷基糖苷的優(yōu)越性能的基礎(chǔ)上，與烷基糖苷相比，抑制能力更突出，現(xiàn)場應(yīng)用表明，以CAPG為主劑的鉆井液體系性能穩(wěn)定，應(yīng)用井段平均井徑擴(kuò)大率較小，起下鉆順利，井壁穩(wěn)定效果突出，有效解決了水平段泥頁巖及砂泥巖地層的井壁失穩(wěn)問題，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)用前景廣闊。在分析聚醚胺和烷基糖苷特性的基礎(chǔ)上，合成了一種新型的烷基糖苷衍生物———聚醚胺基烷基糖苷，評價(jià)表明，聚醚胺基烷基糖苷與常規(guī)水基鉆井液配伍性好，0.1%產(chǎn)品水溶液對巖屑一次回收率大于96%，相對回收率大于99%，0.7%產(chǎn)品對鈣土相對抑制率大于95%，產(chǎn)品可使無土基漿和有土基漿的抗溫性能由110℃提高到160℃。上述關(guān)于烷基糖苷的改性思路也可以用于淀粉的直接改性，通過不同反應(yīng)制備具有抑制、防塌和增黏及流型調(diào)節(jié)作用的淀粉改性處理劑。

2.4其他天然改性處理劑

除前面所述的淀粉、腐殖酸和木質(zhì)素改性產(chǎn)物外，在天然材料改性方面還有以下一些工作。如，以天然材料與乙烯基單體進(jìn)行接枝共聚合成的超高密度鉆井液用分散劑JZ-1。在密度為2.8g/cm3的鉆井液中加入2%JZ-1后，體系漏斗黏度由282s降低至130s，24h上、下密度差從0.56g/cm3降低至0.03g/cm3，該劑顯著提高了鉆井液的流變性和沉降穩(wěn)定性。以黃原膠為主要原料，制備的抗鈣增黏劑IPN-V，含增黏劑IPN-V的CaCl2水溶液經(jīng)90～120℃老化16h后的表觀黏度可維持在30mPa·s以上；增黏劑IPN-V能夠滿足CaCl2濃度為20%及40%的無土相水基鉆井液對黏度和切力的要求，抗溫可達(dá)120℃。

為充分利用生物質(zhì)資源，對柿子皮、橘子皮和香蕉皮等天然材料在鉆井液中的應(yīng)用性能進(jìn)行了探索，結(jié)果表明：①柿子皮粉末作為水基鉆井液添加劑，隨著老化溫度的升高，所處理水基鉆井液黏度先增大再降低而后又增大，在水基鉆井液中降濾失作用逐漸減弱，大于150℃之后失去降濾失作用，與改性淀粉鉆井液配伍性較好，但與聚丙烯酰胺鉆井液配伍效果不佳。②橘子皮粉末作為降濾失劑，隨著老化溫度的升高，橘子皮粉末處理水基鉆井液黏度逐漸升高，在水基鉆井液中降濾失作用逐漸減弱，大于140℃之后失去降濾失作用，與改性淀粉鉆井液配伍好。③香蕉皮粉末作為水基鉆井液添加劑，在溫度不超過150℃的情況下，具有較好的降濾失作用，在改性淀粉鉆井液體系中表現(xiàn)出良好的降黏、降濾失和潤滑作用，在聚丙烯酰胺鉆井液體系中表現(xiàn)出降濾失和潤滑作用，在雜多糖甙鉆井液體系中表現(xiàn)出降黏作用。上述3種材料的水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制作用均優(yōu)于4%的KCl溶液。④核桃青皮經(jīng)過干燥、粉碎后得到的粉末，用作鉆井液處理劑，在膨潤土基漿中具有降濾失作用，而對鉆井液黏度影響小，同時(shí)也表現(xiàn)出一定的抑制能力。

上述關(guān)于柿子皮、橘子皮和香蕉皮等利用的研究為天然資源的利用提供了一些很好的思路，將來應(yīng)該開展深入研究探索，擴(kuò)大天然資源的應(yīng)用面，同時(shí)也可以探索其他天然資源的利用。

3合成材料

近兩年，在合成材料研究方面仍然以烯類單體聚合物最多，就所采用的單體看，盡管與以前的研究沒有太大區(qū)別，但可喜的是，采用反相乳液聚合的方法制備聚合物處理劑逐步受到重視，特別是利用反相乳液聚合制備超支化聚合物處理劑，為聚合物處理劑的研究提供了新思路。