钻井液降滤失剂有哪几类?钻井液降滤失剂的作用机理是什么?
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发布时间：2022-08-17 18:09
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时间：2023-10-13 12:06
降失水剂产品可分为两大类：颗粒材料和水溶性高分子及有机材料。颗粒材料中，胶乳凭借其良好的降滤失、防气窜、增韧等优点成为国内外的研究热点，其研究进展情况将在下文单独列出。目前，大部分降失水剂产品均为水溶性聚合物及有机材料，这类产品又可分为改性天然产物与合成聚合物。此外，国外对环保型降失水剂也作了许多研究。
1改性天然产物类降失水剂
改性纤维素是水溶性天然产物中应用较多的一类降失水剂。可用作降失水剂的改性纤维素有CMC（羧甲基纤维素）、HEC（羟乙基纤维素）、CMHEC（羧甲基羟乙基纤维素）等。CMC使水泥浆产生絮凝，且缓凝性强，现已不使用。HEC综合性能尚可，有少量应用。CMHEC在国外使用较多，但国内生产很少，未见应用报道。改性纤维素共同的缺点是水溶性差、粘度高、耐温性能差、延迟水泥强度发展。通过对纤维素进行化学接枝共聚反应，引入其它功能单体，是改善其性能缺陷的较好方法。
2．聚合物类降失水剂
合成聚合物类降失水剂品种繁多、性能优异，具有一些天然产物无法比拟的特点，因而成为各国研究人员竞相开发的重点。
1）非离子型聚合物
PVA（聚乙烯醇）体系是国内应用较广的一类非离子型降失水剂，具有独特的优点，典型产品如天津中油渤星公司的G60S。该体系使用温度可达95℃，高于此温度后，交联键被破坏，降滤失性能变差。此外，该体系抗盐（NaCl）性能差，抗盐通常不超过5%。为了改善PVA体系耐温、耐盐性能较差的缺陷，可以采用化学交联的方法对PVA进行改性，如采用醛类或酸类等缩合剂使PVA的醇基发生缩合反应以得到部分交联的PVA。化学交联的PVA单独使用，不需要硼砂等交联剂，耐温可达120℃，抗盐可达8%，滤失量可以控制在50mL以下。
2）阴离子型聚合物
阴离子型聚合物是国内外研究最为广泛、产品种类最多的一类降失水剂。其共聚单体包括非离子和阴离子单体两大类。非离子单体主要包括：AM（丙烯酰胺）、NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）、NNDMA（N,N-二甲基丙烯酰胺）、St（苯乙烯）、VI（乙烯咪唑）、VFA（乙烯甲酰胺）、VP（乙烯吡啶）、VMAA（N-甲基-N-乙烯基乙酰胺）等。这些单体中，AM易水解，所以在共聚物中含量不可太多；NNDMA引入了不易水解基团，耐高温性能明显增强，但这种单体价格昂贵，国内尚处于小试阶段。阴离子单体主要包括两类：一类是磺酸盐单体，如AMPS（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸）、SS（苯乙烯磺酸盐）、VS（乙烯磺酸盐）、PS（丙烯磺酸盐）；另一类是羧酸盐单体，如AA（丙烯酸）、MAA（甲基丙烯酸）、HEA（羟乙基丙烯酸）、IA（衣康酸）等。AMPS耐温耐盐能力强，聚合活性高，使用日益广泛，国内已形成规模化生产。
3 环保型降失水剂
随着人们对环境保护的日益重视，国外研究人员近年来加大了对环保型降失水剂的研究开发。所谓环保型降失水剂，是指生物降解性能较好的降失水剂产品。目前开发环保型降失水剂的途径主要有：（1）开发具有降滤失功能的天然产物；（2）对现有天然产物降失水剂进行改性，拓宽其应用范围；（3）开发在强碱性环境中稳定，而在中性水介质中降解的降失水剂；（4）用可降解交联剂交联低分子量高分子以获得高分子量降失水剂；（5）对可降解合成高分子进行改性，使其具有降滤失功能；（6）开发与天然产物结构类似，微生物可使其降解的合成高分子降失水剂。
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时间：2023-10-13 12:06
一、天然物的衍生物；
二、以腈纶废丝为原料的改性产品。
前者原料来源广泛，但产品在钻井液中作用单一、加入量较大，质量受原料影响，波动也较大。后者原料来源受到一定*，产品的抗盐、抗钙等能力较差。JST501是以丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸钙为单体，在一定条件下共聚制得的产物。聚合物类是用量最大的降滤失剂之一，其发展速度较快。这类聚合物以丙烯酸、丙烯酰胺共聚物为主。腈纶废料的水解产物是一种中等分子量且价格低廉的丙烯酸多元共聚物，其成本仅相当于纯粹合成聚合物的1/3。
因此其用量在钻井液中一直占主导地位。这类产品有水解聚丙烯腈钙(CPAN)、水解聚丙烯腈钠、铵、钾盐等。磺化淀粉、褐煤、羧甲基纤维素等是最早使用的钻井液降滤失剂。
降滤失剂在钻井液工作中的四大作用：
一.护胶作用
为了形成渗透率低的泥饼，要求钻井液中粘土颗粒粒径有合适的大小分布，同时要求有较多的细颗粒。降滤失剂的护胶作用在于：
1.吸附在粘土表面形成吸附层，以阻止粘土颗粒絮凝变大。
2.能把泥浆循环系统搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附稳定下来，不在粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例，有利于形成细致泥饼。
二.提高滤液粘度可以降低滤失量
滤失量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。有机降滤失剂加入钻井液后提高了滤液粘度，使滤失量降低。
三.增加钻井液中搬土颗粒的水化程度
这样可以降低滤失量。降滤失剂吸附在钻液中的搬土颗粒上，使其水化程度增加颗粒的水化膜增厚，形成的滤饼在高压下易变形，滤饼的渗透率降低。
四.降滤失滤剂分子本身的堵孔作用
有机高分子降滤失剂的分子尺寸在胶体颗粒范围内，加入这些外处理剂后，它们一方面使分子的长链楔入滤饼的间隙中，另一方面长链子卷曲成球状，堵塞滤饼微孔隙，使滤饼薄而细致，从而降低滤失量。
