有机/无机杂化碱激发抗高温降失水剂的研制

【摘要】抗高温降失水剂对于高温钻井液的失水性能影响较大，继而影响整个钻井施工，所以在向深部地层寻找油气热的背景下，研究新型抗高温降失水剂具有理论和实际意义。本文根据近几十年国内外合成类抗高温降失水剂的普遍特征，并针对其存在的问题，合成了SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2两种有机/无机杂化碱激发抗高温降失水剂。该处理剂是由碳酸钙或钙土和具有特殊功能的高分子材料苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA或苯乙烯-丙烯酸共聚物PSA通过硅烷偶联剂KH550接枝共聚，同时引入钙离子，最后再用二氧化硅进行包裹的一种四步合成杂化处理剂。该降失水剂的特点：1）引入碳酸钙或钙土来实现抗高温的效果；2）引入二氧化硅，通过二氧化硅包裹接枝共聚物来实现碱激发及过程控制；3）引入钙离子，通过与二氧化硅和氢氧化钠反应得到的硅酸钠结合来实现多种降失水机理同时起作用；4）引入耐盐性强的原材料以提高处理剂的抗盐性能。化学表征表明：SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2热分解温度分别为200oC和400oC；SMA和二氧化硅的无定晶型对杂化产物有一定影响；外层二氧化硅比较致密均匀地沉淀在共聚物表面。高温钻井液性能评价表明：在200oC条件下，SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2在水基钻井液基浆中的失水量分别为26mL和26.5mL（基浆为98mL），少于SMP（48mL）；并且在常温、50oC、100oC和150oC的情况下降失水效果良好。二者在氯化钠基钻井液中的失水量分别为34.5mL和62.5mL（基浆全失）；在聚合物基钻井液中的失水量分别为26mL和29.5mL（基浆为96mL）。同时可知降失水剂对基浆的流变性能影响较小，且该影响主要体现在硅酸钠的相对含量对流变性的影响。最后得到SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2在3%膨润土+0.75%氢氧化钠的基浆中的最优加量均为1%。SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2的降失水机理：1）外层的二氧化硅在碱性条件下反应生成硅酸钠，温度越高反应越激烈；2）反应到一定程度，内层的钙离子释放出来，与硅酸钠反应生成硅酸钙；3）最后，SMA与改性碳酸钙的接枝共聚物或者PSA与改性Ca-MMT的接枝共聚物通过咬合填充作用以及未反应大分子余链形成网架结构的作用、硅酸钙通过填充作用和硅酸钠通过成膜作用共同起作用来降失水。
【作者】杨仕伟；
【导师】郑秀华；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），钻井工程，2014，硕士
【关键词】高温；杂化；碱激发；降失水剂；

【参考文献】
[1]李海丰.大学生生命观教育的问题与对策研究[D].吉林农业大学,思想政治教育,2012,硕士.
[2]高龙超,于凤文,高明辉,王玮瑾,章国栋,姬登祥,计建炳.基于TG-FTIR的大豆油热解特性研究[J].可再生能源,2013,12:103-106+110.
[3]詹佳莉.论约翰·厄普代克《圣洁百合》中的基督教信仰[D].湖南科技大学,英语语言文学,2013,硕士.
[4]肖勇军.基于COM的聚驱综合调整系统的研究与实现[D].大庆石油学院,计算机应用技术,2004,硕士.
[5]朱磊夫.汝城古祠堂景观文化研究[D].中南林业科技大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[6]赵敏如.联络口译实践报告[D].广东外语外贸大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[7]黎宁.中国电信湖南公司中小企业市场移动业务营销优化策略研究[D].湖南大学,工商管理,2013,硕士.
[8]郭瑞琴.山西省中学大课间体育活动开展现状调查及推进策略[D].山西师范大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[9]赵扬.石墨烯结构调控、功能组装及其应用研究[D].北京理工大学,2015.
[10]康聪颖.无机材料的带隙与体积模量研究[D].大连理工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[11]林树宽,乔建忠.一种基于情节矩阵和频繁情节树的情节挖掘方法[J].控制与决策,2013,03:339-344.
[12]吴铁梅.不同饲养模式对绒山羊羔羊育肥性能、屠宰性能及肉品质的影响[D].内蒙古农业大学,动物营养与饲料科学,2013,硕士.
[13]赵欢欢.村庄里的媒介：甘皖两村庄大众媒介使用对比调查[D].兰州大学,新闻学,2013,硕士.
[14]严焰,池仁勇.R&D投入、技术获取模式与企业创新绩效——基于浙江省高技术企业的实证[J].科研管理,2013,05:48-55.
[15]蒙慧娟.公允价值与信息风险[D].西南交通大学,会计学,2014,硕士.
[16]车乐.球形蜗杆砂轮磨齿机的研究与设计[D].燕山大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[17]刘喆.军训期间师范专业女大学生体成分和心功能的动态监测[D].沈阳师范大学,体育,2013,硕士.
[18]张弘.保险人法定解除权制定之研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[19]吴敏亚.基于标准的高中物理合作探究学习的策略研究[D].苏州大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[20]高超,王丽君.基于系统调用的入侵检测技术研究[J].信息安全与通信保密,2005,07:332-336.
[21]赵君.基于8051单片机的温度控制系统[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[22]秦亮曦,史忠植,刘少辉,黄友平,贾自艳,赵雷,李嘉佑.多策略数据挖掘平台MSMiner的元数据管理[J].计算机应用,2003,S2:34-36.
[23]郭丁菊.功能对等理论与信达雅翻译论的比较研究[D].东北农业大学,英语语言文学,2013,硕士.
[24]张晶.资源型区域财政支出对收入分配差距的影响研究[D].西安建筑科技大学,行政管理,2013,硕士.
[25]姚强.单晶金刚石弹性浮动研磨技术研究[D].广东工业大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[26]吴晓娟.延安地区泥石流（泥流）形成机理研究[D].西北大学,地质工程,2014,硕士.
[27]梅瀚.广东三峡移民住区规划与建筑改造设计研究[D].华中科技大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[28]秦德生.医学实验室联机管理系统及网络信息系统的设计与实现[D].中国医科大学,生物医学工程,2004,硕士.
[29]张炳.用归位剖面直接作构造图的方法[J].石油地球物理勘探,1983,05:479-480.
[30]余大民.电脱水器的自动断电装置不应去掉[J].油田地面工程.1991(03)
[31]金岭.房地产项目建筑策划的研究与应用[D].四川大学,2003.
[32]刘红燕.华为公司国际化路径与模式分析[J].改革与战略,2014,07:131-134.
[33]李丽萍.校本课程开发对高中英语学习促进作用的研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[34]车一心.高中文言文学习方式变革探究[D].东北师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[35]孙伟.建立吉林省粮食作物品牌形象的研究[D].长春工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[36]刘砥柱.梧州苍海古凤湿地公园生态水体数值模拟研究[D].中南林业科技大学,风景园林（专业学位）,2014,硕士.
[37]孙继祥.黑社会（性质）犯罪问题研究[D].中国政法大学,法律,2003,硕士.
[38]赵义周.基站电缆供应商竞争和营销战略比较分析[D].西南财经大学,工商管理,2004,硕士.
[39]胡剑.基于商业智能的客户关系管理研究[D].合肥工业大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[40]王阳,曾祥君,黎锐烽,柳芊芊.基于图论的配电网故障行波定位新算法[J].电力系统自动化,2012,18:143-147.
[41]易江涛.交通经济带形成机理及范围研究[D].西南交通大学,交通工程,2014,硕士.
[42]毛强.中国跨越“中等收入陷阱”问题研究[D].首都师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[43]杨大为.“当时之药石，后世之攻错”—袁枚诗歌批评研究[D].华中师范大学,文艺学,2013,硕士.
[44]杨玉凤.基于分析型客户关系管理的决策支持系统研究[D].广东工业大学,2004.
[45]武永前.基于ARM的船用燃油辅锅炉的自动控制[D].大连海事大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[46]陈潇.武警战士心理资本、工作倦怠和士气的关系研究[D].湖南师范大学,心理学,2013,硕士.
[47]郭立伟,杨荃.全连续冷连轧机自动控制系统的设计与实现[J].冶金自动化,2006,02:56-60+67.
[48]陈健华,黄霞,李舒渊,肖云波.膜-生物反应器对双酚A的去除[J].清华大学学报(自然科学版)网络.预览,2008,06:999-1003.
[49]许赟.美国空军未来15年科技发展重点[J].航空科学技术,2014,01:1-10.
[50]王吉利,贺仁睦,马进.配网侧接入电源对负荷建模的影响[J].电力系统自动化,2007,20:22-26+40.