钻井液与完井液

作者：张帆,都伟超,孙金声,吕开河,刘敬平

单位：1.西安石油大学石油工程学院, 西安710065；2.西安石油大学化学化工学院, 西安710065；3.中国石油大学(华东)石油工程学院, 山东青岛266580；4.中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京102206；

关键词：抑制剂, 水基钻井液, 高温, 成膜, 有机硅酸盐聚合物

基金：陕西省自然科学基础研究计划“应对陕北页岩气钻井壁失稳的成膜钻井液新体系研究”（2022JQ-493）；国家自然基金联合基金“超深井安全高效井筒工作液构建及调控方法基础研究”（ U1762212）；国家自然基金青年科学基金项目“富伊利石页岩气地层水化失稳机理及化学物理耦合控制方法研究”（51904328）

为解决有机硅官能团在合成过程中易水解和易缩聚交联的技术难题，以2, 2-偶氮二异丁腈（ABIN）为引发剂，采用了丙烯酸（AA）、二甲氧基甲基乙烯基硅烷（VMDS）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为反应单体并进行了乳液聚合反应，合成了一种新型有机硅酸盐聚合物（ADMOS）。ADMOS的最优合成条件为：单体物质的量比AA∶DMC=3∶1、VMDS加量为单体总质量的5.0%、ABIN浓度为0.3%、反应温度为70 ℃，反应单体总浓度为25%，pH值为5。采用核磁共振氢谱（1H-NMR）、热重分析（TGA）、凝胶色谱法（GPC）确定了产物的分子结构，TGA表明ADMOS具有优异的热稳定性。分别通过线性膨胀实验、滚动回收实验和泥球浸泡实验评价了ADMOS的性能，结果显示，当ADMOS加量为3.0%时，人造膨润土岩心的线性膨胀率由水中的83.37%降低至16.57%、页岩岩屑的回收率由水中的11.82%增高至92.85%。泥球实验结果表明，ADMOS可有效地防止水分子侵入泥球内部，从而抑制黏土颗粒的水化分散。通过Zeta电位、X射线衍射（XRD）、元素分析（EDS）、原子力显微镜（AFM）和红外-热重联用实验，从微观角度揭示了ADMOS的抑制作用机理。

来源：2022年第3期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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