AMPS聚合物及钻井液体系研究与应用
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钻井液抑制剂总结
抑制剂总结一、胺类页岩抑制剂以丙烯酰胺（AM）为主体，与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵（DMDACC）及2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）和丙烯酸甲（AA）进行四元水溶液聚合。
其作用机理主要是通过胺基特有的吸附而起作用，低分子胺像钾离子一样穿透黏土层，低浓度的胺类解吸附带水化膜的可交换阳离子，通过静电吸附、氢键作用和偶极作用等将黏土片层束缚在一起，阻止水分子进入。
二、强抑制性聚合物组份：①水玻璃(Na2O·nSiO2)；②聚乙烯醇(PV A)；③聚丙烯酰胺(PHP)；④氯化钾(KCl)；⑤腐殖酸钾(KHm)；⑥钠羧甲基纤维素(Na—CMC)；⑦共聚型聚丙烯酸盐(PAC一141)。
三、甲酸盐及其在钻井液中的应用甲酸盐稳定页岩有两种机理：(1)甲酸盐钻井液的滤液粘度高，使水不易进入页岩；(2)没有裂缝的低渗透的页岩地层稳定页岩的作用机理是：页岩相当于半透膜，在高浓度的盐水体系中，自由水较少，水的活度低，其渗透压可使页岩孔隙中水反向流动。
这种反渗透作用使钻井液中的水流向页岩的静流量减小，使得页岩水化降低和毛细管压力上升缓慢。
这些都将使地层压力和近井地带的有效压力增加，这有利于井壁稳定。
四、MEG甲基葡萄糖甙MEG钻井液是一种具有成膜作用的水基钻井液，对页岩具有较好的抑制作用。
MEG钻井液主要是通过半透膜效应、封堵作用、渗透作用及去水化作用抑制页岩的水化分散和膨胀，当钻井液中MEG浓度足够大时，MEG分子吸附在井壁岩石或钻屑表面上形成一层憎水膜，阻止钻井液滤液向地层或钻屑中渗透。
研究表明，MEG浓度大于30％时，其抑制页岩的能力优于浓度为3％的KC1溶液；钻井液中MEG的加量是影响钻井液抑制性的主要因素，并且钻井液中加入无机盐后，无机盐与MEG协同作用使MEG钻井液的页岩抑制能力提高；钻井液中MEG浓度越高，膜效率越好，MEG浓度大于50％时，页岩内水份渗出。
五、硅酸盐体系影响硅酸盐钻井液稳定井壁的因素：①硅酸盐模数：2.8-3.2；②硅酸盐加量：3%-5%；③无机盐含量：硅酸盐与适量无机盐的协同效应，提高了硅酸盐钻井液抑制页岩水化分散的能力；④只有硅酸盐钻井液的PH值保持在11以上,才能发挥其抑制页岩分散的能力。
阳离子聚合物钻井液体系研制及现场试验
阳离子聚合物钻井液体系研制及现场试验毛伟汉【摘要】阳离子聚合物钻井液体系的抑制、包被、絮凝效果显蓍。
对包被剂、抑制剂性能的评价有两种方法：一是测定岩屑回收率，回收率越高，抑制分散效果越好；二是岩心膨胀量的测定，膨胀量越低，抑制性越好。
确定钻井液处理剂配方为：0.2%～0.3%HX-D+0.2%～0.3%NW-1+0～0.3%NPAN-2+0.2%～0.4%HPNH+0.2%～0.3%DJ-C （或0.2%FPS）。
大、小阳离子聚合物钻井液是一种优良的聚合物钻井液体系，该体系对抑制大庆油田上部地层大段泥岩造浆和井壁泥岩水化膨胀效果显著，可有效减少缩径、井眼不畅、下钻遇阻、钻具泥包等井下复杂现象。
该钻井液体系性能稳定，固相含量低，外排钻井液量少。
【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P23-24,25)【关键词】大阳离子;小阳离子;聚合物钻井液;黏度;实验【作者】毛伟汉【作者单位】大庆油田钻探工程公司钻井三公司【正文语种】中文大庆油田油层以上为大段泥岩层，埋深最小达到800m，最大到1 000m。
嫩江组从嫩4段到嫩1段长600～800m，黏土矿物含量达到50%以上，其中以蒙脱石和伊利石为主。
2000年以后，通过使用钾铵聚合物钻井液体系和乳液高分子聚合物钻井液体系地层造浆得到有效控制，同时泥岩吸水膨胀导致的缩径和井壁剥落坍塌现象大幅度减少。
但是钻井液稳定性还不理想，钻井液外派量大，还存在下钻遇阻、泥包问题。
通过对国内外有关聚合物钻井液文献的研究，阳离子聚合物钻井液体系的抑制、包被、絮凝效果显著。
经过对大阳离子、小阳离子性能以及与其他处理剂的配合性进行研究，合成了一种适合强抑制钻井液配方体系，现场应用取得了显著效果。
抑制剂包括聚丙烯酸钾K—PAM、乳液包被剂GJ—2、两性离子聚合物FA368、大阳离子聚合物包被絮凝剂XW—D、小阳离子NW—1。
防塌降滤失剂包括铵盐NPAN、复合铵盐NPAN—2、磺化沥青FTD2、高温高压降滤失剂HPNH、褐煤树脂SMLP。
AA／AMPS共聚物钻井液降黏剂的合成及性能评价
AA／AMPS共聚物钻井液降黏剂的合成及性能评价AA/AMPS共聚物钻井液降黏剂的合成及性能评价摘要：本文研究了一种新型降黏剂——AA/AMPS共聚物，采用自由基聚合法合成，实验结果表明，该共聚物在钻井液体系中具有较好的降黏效果，对于提高钻井液性能具有重要意义。
关键词：AA/AMPS共聚物；降黏剂；钻井液；性能评价引言：钻井液是油田开发中不可缺少的一种液态媒介，其性能直接影响到油田开发进程和效益。
钻井液的黏度是影响其性能的主要因素之一。
为了提高钻井液的性能，钻井液降黏剂已经成为了钻井液配方中的重要组成部分。
目前市场上主要使用的降黏剂有石油树脂、聚丙烯酰胺等化学品，但随着环保意识的提高，这些化学品的使用受到了限制，新型环保型的降黏剂的研究成为了当前的一个热点。
实验部分：本实验采用AA/AMPS共聚物作为钻井液的降黏剂，以自由基聚合法进行合成。
实验过程中，首先将AA和AMPS按一定比例混合，加入过硫酸铵和硫酸铁作为引发剂和催化剂，然后在一定温度下进行反应。
合成得到的AA/AMPS共聚物经红外光谱分析、热重分析等手段进行表征，结果表明其结构合理，稳定性较好。
将合成得到的AA/AMPS共聚物加入到钻井液中，对其降黏效果进行评价。
实验发现，随着AA/AMPS共聚物的添加量的增加，钻井液的黏度逐渐下降，说明该共聚物具有较好的降黏效果。
同时，对AA/AMPS共聚物进行热力学性质测试，得到了其热稳定性、溶解性和界面活性等方面的数据，评价结果表明AA/AMPS共聚物在钻井液中具有较好的稳定性和低溶解性，对特殊环境的适应能力较强，适用性广泛。
结论：AA/AMPS共聚物是一种新型、环保型的降黏剂，其在钻井液体系中具有较好的提高稳定性、降低黏度的效果。
该共聚物适用性广泛，适应性强，具有广阔的应用前景。
在今后的研究中，可以对其材料特性和应用效果进行更加深入的探究和优化。
进一步可以对AA/AMPS共聚物进行优化，例如考虑调节其分子量和相对单体的比例等等。
辉县恒生助剂有限公司AMPS介绍
外观 细度 表观粘度 有效物 水分含量 pH 值 室温滤失量 150℃/16h滤失量 ℃ 滤失量 白色或微黄色粉末 ≤10.0% ≥30.0 mPa.s ≥85.0% ≤10.0％ ％ 8.0～10.0 ～ ≤10 ml ≤20 ml
4 现场试验结果
AMPS聚合物产品已在许多油田进行了现 AMPS聚合物产品已在许多油田进行了现 场试验，结果表明，AMPS聚合物具有良好 场试验，结果表明，AMPS聚合物具有良好 的抑制地层和钻屑分散、 的抑制地层和钻屑分散、控制泥浆的流变 性和滤失量的能力，抗温抗盐性能力强， 性和滤失量的能力，抗温抗盐性能力强， 用量小，继护周期长， 用量小，继护周期长，与其它处理剂配伍 性好。 性好。
多元共聚物AMPS性能评价 多元共聚物AMPS性能评价 AMPS
AMPS聚合物加量对泥浆性能的影响 聚合物加量对泥浆性能的影响
聚合物
淡水泥浆 盐水泥浆 饱和盐水
加量
0 0.1 0.3 0 0.3 0.7 0 0.5 1.0 0 0.3 1.0
FL /mL
30 11.2 9 76 11 10 162 9 4 68 9 5
抗钙实验
为考察合成共聚物的抗钙能力，进行了 为考察合成共聚物的抗钙能力，进行了CaCl2 加量对检聚物滤失量的影响试验， 加量对检聚物滤失量的影响试验，同时给出了几 种现场常用的聚合物。 种现场常用的聚合物。在6%钠膨润土的饱和盐水 钠膨润土的饱和盐水 钻井液中加入1.5%聚合物，高搅 聚合物， 钻井液中加入 聚合物 高搅5min，放置老 ， 后得含聚合物的钻井液， 化24h后得含聚合物的钻井液，然后向钻井液中 后得含聚合物的钻井液 加入不同量的CaCl2，钻井液滤失量随 钻井液滤失量随CaCl2加量 加入不同量的 的变化见下表。 的变化见下表。
4 现场试验结果
AMPS聚合物产品已在许多油田进行了现 AMPS聚合物产品已在许多油田进行了现 场试验，结果表明，AMPS聚合物具有良好 场试验，结果表明，AMPS聚合物具有良好 的抑制地层和钻屑分散、 的抑制地层和钻屑分散、控制泥浆的流变 性和滤失量的能力，抗温抗盐性能力强， 性和滤失量的能力，抗温抗盐性能力强， 用量小，继护周期长， 用量小，继护周期长，与其它处理剂配伍 性好。 性好。
多元共聚物AMPS性能评价 多元共聚物AMPS性能评价 AMPS
AMPS聚合物加量对泥浆性能的影响 聚合物加量对泥浆性能的影响
聚合物
淡水泥浆 盐水泥浆 饱和盐水
加量
0 0.1 0.3 0 0.3 0.7 0 0.5 1.0 0 0.3 1.0
FL /mL
30 11.2 9 76 11 10 162 9 4 68 9 5
抗钙实验
为考察合成共聚物的抗钙能力，进行了 为考察合成共聚物的抗钙能力，进行了CaCl2 加量对检聚物滤失量的影响试验， 加量对检聚物滤失量的影响试验，同时给出了几 种现场常用的聚合物。 种现场常用的聚合物。在6%钠膨润土的饱和盐水 钠膨润土的饱和盐水 钻井液中加入1.5%聚合物，高搅 聚合物， 钻井液中加入 聚合物 高搅5min，放置老 ， 后得含聚合物的钻井液， 化24h后得含聚合物的钻井液，然后向钻井液中 后得含聚合物的钻井液 加入不同量的CaCl2，钻井液滤失量随 钻井液滤失量随CaCl2加量 加入不同量的 的变化见下表。 的变化见下表。
国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识
2020年第10期西部探矿工程*收稿日期：2019-12-23作者简介：曾祥禹（1985-），男（汉族），吉林公主岭人，工程师，现从事钻井技术工作。
国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识曾祥禹*（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原138000）摘要：在当前油田勘探开发技术不断进步的前提下，钻井施工作业过程中，对钻井液提出了更高的要求。
目前国外大型钻井作业公司在水基防塌钻井液体系的研发方面已经具备了较高水平，而且最新研发出的合成钻井液以及乳化钻井液体系表现出了良好的环保性能。
我国虽然在生产实践中大量借鉴国外新技术，也研究出了聚合醇钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、硅酸盐钻井液等一些新钻井液体系，但是从整体技术水平来看，与国外仍然存在着一些差距。
因此我国必须要进一步加大对钻井液体系的研究力度，这样才能逐步缩小与国外先进技术之间的差距。
关键词：钻井液；钻井液处理剂；油基钻井液；环境保护中图分类号：TE254文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2020)10-0075-02石油勘探开发技术在近几年来取得的进步非常大，而且在当今的钻井作业领域中深井、超深井以及特殊工艺钻井数量越来越多，这就对钻井液提出了更高的要求。
在当前社会发展形势下，钻井液技术必须要逐步向井下安全、环保、高效的方向发展这样才能符合社会发展对绿色环保的要求，才能满足钻井施工实际需要。
1钻井液技术现状1.1超高温高压水基钻井液AMPS 系列耐温抗盐聚合物的应用是目前超高温水基钻井液研究的主要方向，而针对抗污染交联聚合物以及水解稳定性强的聚合物钻井液的研究也比较突出，在具体的研究过程中还必须要对钻井液处理剂长期稳定性和配伍性进行充分考虑，而通过合理应用海泡石能够全面提升整个钻井液体系的热稳定性。
水基钻井液体系在实际应用过程中经常会在深井高温等一系列环境下出现稠化、凝胶、甚至是固化等一些问题，从而使得钻井液体系失去流动性，对深井钻井施工作业的安全性和施工的效率产生巨大影响[1]。
基于AMPS共聚物的超高温缓凝剂机理研究与应用
1 高温分散型缓凝剂R55L 研究缓凝剂R55L 是一种高温缓凝剂，其配制的水泥浆在180 ℃温度范围内，具有稠化时间可调、浆体稳定、稠化时间随温度变化不敏感、加量敏感性低等优点。
1.1 高温缓凝剂R55L 合成与结构表征高温缓凝剂R55L 为AMPS 、IA 等的三元共聚物，是具有一定黏度的淡黄色液体。
将产品烘干后得到固体粉末，进行相应的结构表征。
应用Waters 凝胶色谱对R55L 进行分析，样品的数均分子量为2.2×104 g/mol ，重均分子量为9.0×104 g/mol ，分子量分布系数为4.12。
应用Bruker Tensor 27型红外光谱仪对R55L 粉末样品的微观结构进行分析，如图1所示，3 317和3 433 cm -1宽吸收峰为AMPS 中N —H 和O —H 伸缩振动； 2 932 cm -1左右吸收为甲基和亚甲基上C —H 伸缩振动；1 713 cm -1吸收为羧酸上C ＝O 伸缩振动；1 653 cm -1吸收为酰胺基团C ＝O 伸缩振动； 1 533 cm -1吸收为C —S 的伸缩振动；1 456 cm -1吸收为C —H 的不对称弯曲振动；1 389 cm -1吸收谱带为C —H 对称弯曲振动；1 173 cm -1吸收为羧酸中C —O 的伸缩振动；1 173 cm -1吸收肩峰为酰胺中C —N 的伸缩振动；1 042 cm -1吸收为S ＝O 伸缩振动；621 cm -1吸收为S —O 伸缩振动。
合成样品的单体都得以体现。
另外，1 635～1 620 cm -1无C ＝C 的伸缩振动特征吸收峰，表明单体都充分反应无残余。
0 引言在固井作业中，为了延长水泥浆的塑性可泵时间，保证作业施工的安全，常常根据需要加入足量的缓凝剂。
按照缓凝剂的适用温度，可以将其分成低温(<90 ℃)缓凝剂、中温(90～150 ℃)缓凝剂和高温(>150 ℃)缓凝剂三大类。
amps在油田化学中的应用
amps在油田化学中的应用
油田化学是指在油气勘探、开发、生产过程中，利用化学原理和化学技术，对油气藏进行改造和调控，以提高油气产量和采收率，同时保护地球环境。
其中，amps是油田化学中的一种重要化学剂。
amps全称为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐，是一种离子型聚合物，具有优异的防垢、抗腐蚀、增黏和减水等性能。
在油田化学中，amps主要应用于以下几个方面：
1. 防垢剂
油田地层中含有大量的杂质，如泥沙、铁锈、有机物等，这些杂质容易形成垢层，影响油气的生产。
amps作为防垢剂，可以与钙、镁等离子形成络合物，防止它们沉积在管道和设备上形成垢层。
2. 抗腐蚀剂
在油气开采过程中，管道和设备容易受到酸性、碱性和盐性环境的腐蚀。
amps可以与金属表面形成保护膜，防止金属表面被腐蚀。
3. 增黏剂
在油田注水过程中，为了提高注水效果，常常需要加入一定量的聚合物来增加水的黏度。
amps作为一种增黏剂，可以使水
形成稠密的水凝胶，增加水的黏度，提高注水效果。
4. 减水剂
在油田注水过程中，为了减少水的流失和渗漏，常常需要加入一定量的减水剂。
amps作为一种减水剂，可以使水分子之间
产生静电斥力，减少水分子之间的吸引力，从而减少水的流失和渗漏。
总之，amps在油田化学中具有广泛的应用前景。
随着油气勘
探技术的不断发展和完善，amps的应用也将不断扩大和深化。
AMPS的合成、精制及其聚合物的应用
AMPS的合成、精制及其聚合物的应用田勇;张春荣;王文彬;刘传玉【摘要】2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）是一种应用广泛的多功能聚合单体，具有较好的市场潜力。
AMPS的合成方法很多，工业化生产主要以丙烯腈、异丁烯、浓硫酸（或发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸）等为原料合成。
还对AMPS的重结晶法、溶剂洗涤法等精制方法进行了阐述。
同时还介绍AMPS及其聚合物同内生产现状以及AMPS均聚、共聚物在油气开采、水处弹、合成纤维、涂料、医药和日化、造纸等领域的应用情况，并对发展前景进行了展望。
%2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid （AMPS） is a widely used multi-functional monomer with good market potential. There are lots of methods to prepare AMPS. AMPS are synthesized using acrylonitrile, isobutylene, concentrated sulfuric acid （or fuming【期刊名称】《黑龙江科学》【年(卷),期】2011(002)002【总页数】4页(P47-50)【关键词】2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸;合成;精制;聚合物;应用【作者】田勇;张春荣;王文彬;刘传玉【作者单位】黑龙江省科学院石油化学研究院,黑龙江哈尔滨150040;黑龙江省科学院石油化学研究院,黑龙江哈尔滨150040;黑龙江省科学院石油化学研究院,黑龙江哈尔滨150040;黑龙江省科学院石油化学研究院,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TQ612.22 -丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 (英文简称AMPS)是一种应用广泛的多功能聚合单体，外观为白色结晶固体，略有酸味，易溶于水、二甲基甲酰胺，微溶于甲醇、乙醇，难溶于丙酮、苯等。
AMPS市场调研报告
AMPS市场调研报告一、AMPS概述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid，简称AMPS）最早是由美国研发成功并开始工业化生产及大规模应用，国内最早研究报道在20世纪90年代，在21世纪初期开始出现规模化工业生产，并应用于油田开采、水处理等行业。
1.1 AMPS结构特点分子式：C7H13NO4S结构式：由结构式可以看出：它具有强阴离子性、水溶性的磺酸基团，使其具有染色亲和性、导电性、离子交换性和对二价阳离子很好的耐受力；酰胺基团使其有很好的水解稳定性、抗酸、抗碱及热稳定性；而活泼的双键又使其具有加成、聚合性能，能与多种烃类单体生产共聚物。
1.2 AMPS性能特点AMPS是一种带有磺酸基团的乙烯基单体，即可进行均聚，也可进行共聚。
该单体在水中的聚合热为22千卡/摩尔。
水和二甲基酰胺都可作为聚合的介质。
一般采用水溶性的过硫酸铵、过氧化氢等作为引发剂。
常用的与AMPS或其钠盐共聚的单体有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯、乙酸乙酯等。
其均聚物具有良好的热稳定性，分解温度可达210℃，其盐均聚物的分解温度可达329℃。
在水溶液中，该单体水解的速度非常缓慢。
在酸性条件下，其共聚物的抗水解性能远远高于聚丙烯酰胺。
该单体即可制成晶体，也可制成钠盐的水溶液。
1.3 AMPS分类二、近年AMPS市场容量现状调查1、供应现状1.1 主要AMPS生产企业国际上AMPS生产主要集中在西方发达国家和地区，国外主要有两家企业进行生产，一是美国路博润（Lubrizol）公司，生产能力约为18000 t/a；二是日本东亚合成化学公司，生产能力约为10000 t/a，该公司产品质量最好。
另外西欧也有少数企业生产，规模在千t/a级左右。
我国AMPS研究与生产起步较晚，20世纪90年代初河南辉县振兴化工厂采用中国石油科学研究院技术建成70 t/a小规模装置，经过多年努力和技术创新，目前能够生产出99.5%产品，达到国外同类产品水平，目前年生产能力已达到1000 t/a；近年来黑龙江石油科学研究院成功开发出AMPS合成技术，并与山东寿光联盟化工集团公司合作建成1000 t/a 生产装置，产品纯度为99.2%，达到聚合级要求。
钻井液
1.前言近年来，随着石油勘探开发技术的不断发展，特别是深井、超深井及特殊工艺井钻探越来越多，对钻井液提出了更高的要求。
“安全、健康、高效”的钻井液技术，标志着钻井液技术研究和应用进入了一个全新的发展阶段。
围绕钻井液工程技术和“安全、健康、高效”这一发展主题，国外一些公司相继投入大量的人力和财力，以满足复杂条件的钻探技术、油气层保护、油气测录井与评价、环保要求以及提高油气勘探开发综合效益等为目标，开展了大量基础理论和应用技术研究，取得了一系列的研究成果和应用技术。
如研制并推广了聚合醇钻井液、正电胶钻井液、甲酸盐钻井液、稀硅酸盐钻井液和微泡钻井液等具有国际先进水平的水基防塌钻井液新体系，以及环保性能优良的第二代合成基钻井液和逆乳化钻井液新体系。
这些研究在很大程度上体现出21世纪钻井液技术发展的方向。
就国内来说，在实践经验的基础上，钻井液技术工作始终围绕钻井生产需要，把解决复杂问题、缩短完井周期作为努力方向。
特别是近年来，在深井、超深井钻井液方面取得了一系列新成果，解决了一系列生产难题。
在生产中结合国内实际，借鉴国外新技术，逐步形成了两性离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液等一系列新技术，并在逐步形成高难度的超高温和超高密度钻井液体系，为我国钻井液技术的进一步发展奠定了基础。
在气体钻井方面，针对普光气田的需要，通过引进、消化、吸收，逐步完善了一套适合普光气田安全施工要求的气体钻井(包括雾化和泡沫)技术。
在防漏、堵漏方面，逐步建立了一套从找漏到堵漏，防堵结合的有效堵漏方法，并借助成像测井技术对井漏特征、堵漏机理有了更清晰的认识，结合现场实际建立了行之有效的防漏、堵漏模拟评价实验装置，使室内评价更符合现场实际，逐步使堵漏一次成功率得到有效的提高，凝胶堵漏剂的研究与应用，使堵漏技术有了长足的进步。
在井壁稳定方面，引入了“多元协同”钻井液防塌理念，为了提高封堵和强化钻井液的抑制性，研制了一系列专用的抑制剂，形成了胺基防塌钻井液体系、聚合醇钻井液体系、正电胶钻井液体系等。
AA／AMPS共聚物钻井液降黏剂的合成及性能评价
淡 水 基 浆 ： １Ｌ水 ＋ 酸钠 ＋ ０ 润 土 ， ５ｇ碳 １０ｇ膨 高 速搅 拌 ２ｈ ，在室 温 下放 置养 护 ２ 。 ４ｈ 聚 合 物 钻 井 液 ： ％ 淡 水 基 浆 ＋ ． 共 聚 物 降 ４ Ｏ５ ％ 滤 失剂 ＣＧ ８ 丙烯 酸 、丙 烯 酰胺 和 ２ 丙 烯 酰 氧 Ｗ４ ８（ 一
基金项 目 ：中原石油勘探局重大科技攻关项 目 “ 超高温钻井液体 系研 究” （０ ７ ０—） ２ ０ ３ １３ 部分研究成果 。
第一作者简介 ：谢建 宇，博士，１７ 生，２ ０ 毕业于天津大学化工学院应用化学专业，现在 从事钻井液处理 阳市 中原路 ５ 河 ９号 中原石油勘 探局钻 井工程技术研 究院 ； 邮政 编码 ４ ７ ０ ；电话 （３３ ４ ９ ５ ８； ５０ １ ０ ９ ） ８９ ４
Ａ ／ Ａ ＡＭＰ Ｓ共聚 物钻 井液 降黏 剂 的合成 及 性 能评 价
谢建 宇 ， 王旭 ， 王亚彬 ， 张滨 ， 胡 小燕 ， 周 乐群
（． １北京化工 大学理学 院，北京 ； ． ２ 中原石油勘探局 钻井 工程技术研究 院，河南濮阳）
摘 要 以 丙烯 酸 （ ＡＡ）和 ２ 丙 烯 酰 胺 基 一一甲基 丙 磺 酸 （ ． ２ ＡＭＰ ）共 聚 ，合 成 出 了一 种 抗 ２ ０ ｏ高 温 的钻 井 液 Ｓ ２ Ｃ
特 性 黏 数 ： 乌 氏 黏 度计 在 ２ 用 ５℃下测 定 清 水 的 流 出 时 间 靠和 聚 合 物 降黏 剂 溶 液 的流 出时 间 ｔ ，
共聚物的特性黏数与降黏性能的关系及其在钻井液
中的性能 进行 了考察 ， 并进行 了红 外光 谱及热 分析 。
根据下式计算聚合物的特性黏数。Ｃ 为聚合物溶液
Ｅｍａ ： ｙ ｔ ｙ ｉａ ｏ 。 ・ ｉ ｚｙｘ ＠ｓ ． ｒ ｌ ｊ ｎ ｃｎ
AMPS／DMAM／AA 共聚物固井降滤失剂的研究
AMPS／DMAM／AA 共聚物固井降滤失剂的研究朱兵;聂育志;邱在磊;王浩任;陈红壮;马鹏【摘要】为解决固井降滤失剂普遍存在的抗温能力差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题，选用2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）、N ，N 二甲基丙烯酰胺（DMAM）和丙烯酸（AA）为共聚单体，采用水溶液聚合法制得共聚物AMPS／DMAM／AA。
对共聚物AMPS／DMAM／AA的微观结构进行了分析，并对其性能进行了评价，结果表明：各单体都参与了聚合，共聚物分解温度为380℃；淡水基浆中该共聚物加量超过3％时，在温度不高于120℃时，可将滤失量控制在100 m L以内，且水泥浆初始稠度低，过渡时间短，稠化曲线线形良好，抗压强度适中，没有过度缓凝现象；饱和NaCl盐水基浆中该共聚物加量超过4％时，可将滤失量控制在80 mL以内。
这表明AM PS／DM AM／AA共聚物降滤失剂的抗温、抗盐能力强，与其他外加剂、尤其是高温缓凝剂配伍性好，以该共聚物为降滤失剂的水泥浆具有很好的综合性能。
%In order to improve the temperature‐resistance performance of some domestic fluid loss addi‐tives and to understand their poor compatibility with other additives as well as their comprehe nsive proper‐ties ,a cement fluid loss additive was synthesized using monomers acrylic acid (AA) ,2‐acrylamido‐2‐meth‐yl‐propane sulphonic acid (AMPS) and N ,N‐dimethylacrylamide(DMAM)through aqueous solution poly‐merization .The micro‐structural characterization of AMPS/DMAM/AA was analyzed and its performance was tested .The result showed that copolymerAMPS/DMAM/AA has the structure of all monomers and can resist high temperatures up to 380℃ .When the amount of AMPS/DMAM/AA wasmore than 3.0 % , the fil tration of fresh‐water cement slurry can be reduced to less than 100 mL .Moreover ,the cement slurry has excellent properties such as low initial consistency ,short transition time ,good thickening curve without far delayed solidification and appropriate compressible strength .When the amount of AM PS/DM AM/AA is more than 4.0 % ,the filtration of saturated NaCl cement slurry can be reduced to less than 80 mL .It showed that the fluid loss additive AMPS/DMAM/AA has excellent temperature‐resistance and salt‐toler‐ance and good compatibility with other additives ,especially with high temperature retarders .In addition , the cement slurry that has been prepared mainly from AMPS/DMAM/AA has excellent comprehensive properties .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P40-44)【关键词】固井;水泥浆;降滤失剂;共聚物;水泥浆性能【作者】朱兵;聂育志;邱在磊;王浩任;陈红壮;马鹏【作者单位】中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE256+.6当前,国内固井用降滤失剂普遍存在抗温抗盐能力差、与其他外加剂配伍性差及综合性能差等问题[1-9]。
amps在油田化学中的应用
amps在油田化学中的应用《AMPS在油田化学中的应用》概述：AMPS(2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid)是一种具有酸性、亲水性和生物稳定性的高分子化合物。
在油田化学领域，AMPS被广泛应用于增稠剂、分散剂、缓释剂等多个方面。
本文将介绍AMPS在油田化学中的应用及其优势。
1. 增稠剂：AMPS作为增稠剂能够提高油田水基钻井液的黏度，从而防止钻井液在高温高压环境下产生过早失水和泥浆井塌。
AMPS增稠剂具有较高的耐盐性和耐高温性能，可以在复杂的地层条件下稳定性能良好。
2. 分散剂：AMPS作为分散剂能够有效减少油田中的颗粒团聚，提高产油效率。
AMPS能够与油亲水性颗粒表面相互吸附，形成稳定的分散体系，减少沉积和堵塞现象，提高油井产能。
3. 缓释剂：AMPS作为缓释剂能够延长油田中化学剂的持久性，提高其利用率。
AMPS能够在油田环境中缓慢释放活性物质，保持其长效性和稳定性，从而减少化学剂的使用频率和成本。
AMPS在油田化学中的优势：1. 良好的耐盐性和耐高温性能，适应复杂的地层条件；2. 制备简单、成本较低，具有良好的可持续性；3. 增稠剂、分散剂和缓释剂等多种应用功能，提高了油田化学技术的综合效果；4. 对环境友好，无毒、无害，不会对地下水资源和生态环境造成损害。
总结：AMPS作为一种多功能高分子化合物，具有良好的应用前景和经济效益，在油田化学中发挥着重要的作用。
通过合理应用AMPS，可以提高油井产能，降低成本，保护环境，进一步推动油田化学技术的发展。
在未来的研究和实践中，需要进一步深入探究AMPS在油田化学中的应用机制和实际效果，以不断完善AMPS的应用技术和推广范围。
2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸_AMPS_共聚物的应用
参考文献 ( 略 ) ( 收稿日期 : 2001 年 4 月 20 日 )
先实现两步法工业路线, 后来日本东北化学 公司改进了两步法生产工艺, 用一步法实现 了工业化生产。由于该工艺具有投资少、工 艺设备简单, 反应周期短 , 产品纯度高等优 点, 目前已成为制备 AMPS 的主要方法。 一步法是以异丁烯、丙烯腈、硫酸 ( 或 发烟 硫酸 ) 为原料 , 在低温下 合成 AMPS, 反应式为 : CH 2 C( CH 3 ) 2 + CH 2 CHCN+ H 2 SO4 CH 2 CH CONHC( CH 3) 2 CH 2 SO3H 我国自八十年代末, 一些科研单位也开 展了 AMPS 及其共聚物的合成研究, 并初步 形成了 AMPS 的生产能力, 基本上都采用一 步法的工艺路线。 3 AMPS 的应用 水溶性聚合物在石油工业中具有重要的 用途 , 钻井、固井、完井修井及提高石油采 收率等多 种作业中均广 泛使用水 溶性聚合 物。聚丙烯酰胺由于是全合成化工产品 , 并 具有良好的增稠、降阻、絮凝等作用, 日益 受到业内人士的重视。但聚丙烯酰胺亦存在 较多缺点 : 剪切安定性差 , 泵送时机械降解 严重 ; 耐盐性差, 对矿化水尤其是多价金属 离子敏感 , 在多价金属离子存在的盐水中溶 液粘度锐减, 甚至出现沉淀; 热稳定性差 , 在一般 盐水中使用极 限为 75 ; 耐温耐酸 性差, 溶于盐酸中 所形成的稠化酸 在 80
3 4 用作酸化压裂液添加剂 AMPS 作为单体的共聚物 , 可作为润滑 剂用于激产过程, 可作为表面活性剂用于压 裂液的稠化剂 , 其性能优于目前使用的瓜胶 类产品, 具有 使用 方便、粘度 适宜、耐高 温、高剪切等优点。 3 5 油田水处理剂 AMPS 的均 聚物或 与丙烯 酸、丙 烯腈、 丙烯酰胺等形成的共聚物 , 可用作油田污水 处理的絮凝剂, 污泥脱水剂和防垢阻垢剂。 如 AMPS 与丙烯酸和苯乙烯磺酸钠的三元共 聚物对硫酸钙和磷酸钙垢具有很好的抑制作 用, 且具有用量少 , 效果优于现有聚丙烯酰 胺类水处理剂的特点。 3 6 三次采油油剂 AMPS 与 N- 乙烯基吡啶烷酮类的嵌段 共聚物 , 可作为 驱油水增 粘剂、粘 度控制 剂, 在高温、高压、高剪切条件下使用而不 发生降解 , 稳定性能好。 在提高石油采收率 ( EOR) 作业中 , 美 国 Atlantic Richfield 公司研制的 AMPS 与 N, N - 二 甲 基 丙 烯 酰 胺 的 共 聚 物, 美 国 Goodyear 公司研制的 AMPS 与 N, N- 二甲基 丙烯酰胺、N- 甲基丙烯酰胺的共聚物 , 作 为增粘剂 在盐水中有着 优良的粘 度保持作 用。 4 结语
先实现两步法工业路线, 后来日本东北化学 公司改进了两步法生产工艺, 用一步法实现 了工业化生产。由于该工艺具有投资少、工 艺设备简单, 反应周期短 , 产品纯度高等优 点, 目前已成为制备 AMPS 的主要方法。 一步法是以异丁烯、丙烯腈、硫酸 ( 或 发烟 硫酸 ) 为原料 , 在低温下 合成 AMPS, 反应式为 : CH 2 C( CH 3 ) 2 + CH 2 CHCN+ H 2 SO4 CH 2 CH CONHC( CH 3) 2 CH 2 SO3H 我国自八十年代末, 一些科研单位也开 展了 AMPS 及其共聚物的合成研究, 并初步 形成了 AMPS 的生产能力, 基本上都采用一 步法的工艺路线。 3 AMPS 的应用 水溶性聚合物在石油工业中具有重要的 用途 , 钻井、固井、完井修井及提高石油采 收率等多 种作业中均广 泛使用水 溶性聚合 物。聚丙烯酰胺由于是全合成化工产品 , 并 具有良好的增稠、降阻、絮凝等作用, 日益 受到业内人士的重视。但聚丙烯酰胺亦存在 较多缺点 : 剪切安定性差 , 泵送时机械降解 严重 ; 耐盐性差, 对矿化水尤其是多价金属 离子敏感 , 在多价金属离子存在的盐水中溶 液粘度锐减, 甚至出现沉淀; 热稳定性差 , 在一般 盐水中使用极 限为 75 ; 耐温耐酸 性差, 溶于盐酸中 所形成的稠化酸 在 80
3 4 用作酸化压裂液添加剂 AMPS 作为单体的共聚物 , 可作为润滑 剂用于激产过程, 可作为表面活性剂用于压 裂液的稠化剂 , 其性能优于目前使用的瓜胶 类产品, 具有 使用 方便、粘度 适宜、耐高 温、高剪切等优点。 3 5 油田水处理剂 AMPS 的均 聚物或 与丙烯 酸、丙 烯腈、 丙烯酰胺等形成的共聚物 , 可用作油田污水 处理的絮凝剂, 污泥脱水剂和防垢阻垢剂。 如 AMPS 与丙烯酸和苯乙烯磺酸钠的三元共 聚物对硫酸钙和磷酸钙垢具有很好的抑制作 用, 且具有用量少 , 效果优于现有聚丙烯酰 胺类水处理剂的特点。 3 6 三次采油油剂 AMPS 与 N- 乙烯基吡啶烷酮类的嵌段 共聚物 , 可作为 驱油水增 粘剂、粘 度控制 剂, 在高温、高压、高剪切条件下使用而不 发生降解 , 稳定性能好。 在提高石油采收率 ( EOR) 作业中 , 美 国 Atlantic Richfield 公司研制的 AMPS 与 N, N - 二 甲 基 丙 烯 酰 胺 的 共 聚 物, 美 国 Goodyear 公司研制的 AMPS 与 N, N- 二甲基 丙烯酰胺、N- 甲基丙烯酰胺的共聚物 , 作 为增粘剂 在盐水中有着 优良的粘 度保持作 用。 4 结语
钻井液降滤失剂P(AMPS-IPAM—AM)的合成与评价
将体 系 的 ｐ Ｈ值 调 至要求 ，升 温至 ３ ５℃ ，在此 温度
超深井钻井液的抗温抗盐 ｌ能 ， 生 就必须增加其用量 ， 但随着其加量的提高又增加 了钻井液 的黏度 ，特别
是 在钙 、镁 含量 高 的情况 下 ，钻井 液 的性 能控 制 就 井需 要 。在 分子 设 计 的基础 上 ［，围绕 处 理剂 不仅 ９ ］
第２ ７卷 第 ２期
王 中华 ：钻 井液 降滤 失剂Ｐ ＡＭＰ — ＡＭ． （ ｓＩ Ｐ ＡＭ） 的合 成 与评 价
１０ 后的降滤失效果明显降低，而 Ｐ（ ８ ＡＭＰ — ＡＭ— ＳＩ Ｐ ＡＭ）在老 化温度达到 ２ ０℃时仍然具有较强的降滤失作用 ，其 ０ 在复合盐水钻井液中的抗温能力明显优于 Ｐ（ Ｐ Ａ Ｍ Ａ Ｓ． Ｍ）聚合物 ， 因此该 降滤失剂具有 良好的抗温 、 抗盐和抗钙性能。 关键词 钻 井液添加剂 ； 降滤失剂 ； 共聚 物 ； ＭＰ ／ ＡＭ／ Ａ ＳＩ Ｐ ＡＭ ； 高温 ； 超 合成 文献标识码 ：Ａ 中图分类号 ：Ｔ ２ ４ Ｅ５． ４
１ 实验 部 分
１１ 合成 ．
３ 饱 和盐水基 浆 ：％钠膨润土 ＋ ６ ） ６ ３％Ｎａ ｌ１ ％ Ｃ＋ ． ５
纯碱 ＋ ． １ ％磺化褐煤 ＋重晶石 （ ２ 密度为 １ ｃ 。 ．ｇ ｍ ） ４／ 。 ４ ）复合盐水基浆 ： １ 在 Ｌ蒸馏水 中加 入 ４ ５ｇ
膨 润土 和 ９ ｇ无水 ＮａＣ （ ２Ｏ 密度 为 Ｉ１ ／ｍ。 ． ｇｃ ） ２ 。
针对 石 油钻 井过 程 中钻 遇地 层 日趋 复杂 ，特 殊 井 、超 深井 和 复杂 井数 量逐 年增 加 ，对 钻井 液 的要 求 更高 这一 情况 ，在抗 高温 钻井 液处 理 剂方 面开 展 了一 系列 工作 【】 ｌ。目前 ， 已有 的处 理剂提 高深井 、 用
超深井钻井液的抗温抗盐 ｌ能 ， 生 就必须增加其用量 ， 但随着其加量的提高又增加 了钻井液 的黏度 ，特别
是 在钙 、镁 含量 高 的情况 下 ，钻井 液 的性 能控 制 就 井需 要 。在 分子 设 计 的基础 上 ［，围绕 处 理剂 不仅 ９ ］
第２ ７卷 第 ２期
王 中华 ：钻 井液 降滤 失剂Ｐ ＡＭＰ — ＡＭ． （ ｓＩ Ｐ ＡＭ） 的合 成 与评 价
１０ 后的降滤失效果明显降低，而 Ｐ（ ８ ＡＭＰ — ＡＭ— ＳＩ Ｐ ＡＭ）在老 化温度达到 ２ ０℃时仍然具有较强的降滤失作用 ，其 ０ 在复合盐水钻井液中的抗温能力明显优于 Ｐ（ Ｐ Ａ Ｍ Ａ Ｓ． Ｍ）聚合物 ， 因此该 降滤失剂具有 良好的抗温 、 抗盐和抗钙性能。 关键词 钻 井液添加剂 ； 降滤失剂 ； 共聚 物 ； ＭＰ ／ ＡＭ／ Ａ ＳＩ Ｐ ＡＭ ； 高温 ； 超 合成 文献标识码 ：Ａ 中图分类号 ：Ｔ ２ ４ Ｅ５． ４
１ 实验 部 分
１１ 合成 ．
３ 饱 和盐水基 浆 ：％钠膨润土 ＋ ６ ） ６ ３％Ｎａ ｌ１ ％ Ｃ＋ ． ５
纯碱 ＋ ． １ ％磺化褐煤 ＋重晶石 （ ２ 密度为 １ ｃ 。 ．ｇ ｍ ） ４／ 。 ４ ）复合盐水基浆 ： １ 在 Ｌ蒸馏水 中加 入 ４ ５ｇ
膨 润土 和 ９ ｇ无水 ＮａＣ （ ２Ｏ 密度 为 Ｉ１ ／ｍ。 ． ｇｃ ） ２ 。
针对 石 油钻 井过 程 中钻 遇地 层 日趋 复杂 ，特 殊 井 、超 深井 和 复杂 井数 量逐 年增 加 ，对 钻井 液 的要 求 更高 这一 情况 ，在抗 高温 钻井 液处 理 剂方 面开 展 了一 系列 工作 【】 ｌ。目前 ， 已有 的处 理剂提 高深井 、 用
国内AMPS类聚合物研究与应用进展
盐能力 明显提 高 ， 尤其 是抗 高 价 金 属离 子 的 能力
更Ｐ 、 Ｍ、 Ａ多元 共 聚物 的研 究 方 面 开 展 了大 Ｍ ＳＡ Ａ 量的工作 ， 逐渐 实 施 产 品的 工业 化 生 产 。这 方 并
染、 涂料 、 表面活性 剂 、 静 电剂 、 抗 水处 理剂 和油 田 化 学等领 域… 。 近年来 ， 着 Ａ Ｐ 随 Ｍ Ｓ的 工业 化 及 其 性 能 逐 步
浆 ， 和盐水 泥 浆 和含 钙 泥浆 中均具 有 较好 的降 饱
滤失 作用 的丙烯 酸胺 ／ 一丙 烯酰胺 基 一２ ２ 一甲基 丙磺 酸／ Ⅳ 一二 甲基 丙 烯 酰胺 三 元共 聚物 ， Ⅳ， 表
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精 细 石
ｌ ４
油 化
工
进 展
第
ＡＤＶＡＮＣＥ Ｉ Ｓ Ｎ Ｆ ＮＥ Ｐ ＲＯＣＨＥＭＩ Ｉ ＥＴ ＣＡＬＳ
８ 第 ｌ 卷 期
国内Ａ ＭＰ Ｓ类 聚 合 物 研 究 与 应 用 进 展
杨 小 华 王 中华
（ 国石 化 集 团 中 原 石 油勘 探 局 钻 井 工 程 技 术研 究 院 ， 阳 ４７０ ） 中 濮 ５０ １
了解 Ａ Ｐ Ｍ Ｓ聚 合物 的合 成 和 应用 状 况 ， 现对 国 内 近年来 Ａ Ｐ Ｍ Ｓ聚 合物 的研 究 和应 用 作 一 介 绍 ， 旨 在展 现 国 内 Ａ Ｐ Ｍ Ｓ的研 究 成 果 ， 以促 进 Ａ Ｐ Ｍ Ｓ共
聚物的开 发和应 用 。 １ 油 田化 学 品
物 Ｊ 。对泥浆 具 有较 强 的 增粘 降 滤失 作 用 、 温 抗
抗盐 能力 强 丙烯 酰 胺／ ２一丙 烯酰胺 基 一２ 一甲基
丙磺 酸二元 共 聚物 ］ 三元共 聚物 ］ 和 。具有较 好 的降 滤失 和耐 温性能 ， 较强 的抗 盐和抗 钙 、 镁离 子
AMPS聚合物在油田中的应用综述
４ 结束 语 Ｆｒ ｒ ｏｗａｄ是 一 个 功 能 强大 的测 井 解 释 平 台 ， 前 面提 到 的只是 在老 井资 料复 查 整理过 程 中 的部分 应 用 。其强 大功 能还表 现 在 ： 行资 料 的预 处理 ， 规 进 常 处 理 （ 挂 接 各 种 适 合 本 地 区 的 解 释 处 理 软 件 程 可
知测 试层 寻 找对 应的未 知 层 。图 １ 就 是 由Ｆ ｒ ｒ ６ ｏｗａｄ
Ｃ ＝Ｃ Ｈ２ Ｈ—Ｃ－ＮＨ— 一 Ｃ Ｓ ３ 七 Ｈ２ Ｏ Ｈ
Ｈ
ＡＭＰ 单体 为 强 酸 ， 水 溶 液 的 ｐ 值 与浓 度 Ｓ 其 Ｈ 有 关 。干燥 的 ＡＭＰ Ｓ在室 温 下 是 稳定 的 ， 在水 溶 但 液 中极 易聚合 ， ２ 而 一丙烯 酰 胺基 一２ 甲基丙 磺酸 一
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２０ 年第 ４ ０７ 期
内 蒙古石 油化 工
１３ １
ＡＭＰ Ｓ聚 合 物 在 油 田中 的 应 用综 述
徐 生 江 ， 晓林 蒲
（ 南 石 油 大 学 石 油工 程学 院 西 ６ＯＯ） １ ５ Ｏ
摘 要 ： 简要介 绍 了ＡＭＰ Ｓ的性 质 和 生 产方 法 ， 结 了其 在 油 田 中的 应 用， 总 包括 作 为 钻 井 液 处 理 剂、 油井 水 泥外 加 剂 、 井修 井 液 以及 隔 离液添 加 剂 、 化 压 裂液 添 加 剂 和驱 油 增 粘 剂 等 ， 完 酸 ＡＭＰ Ｓ共 聚 物 在很 大程 度上 解 决 了油 田化 学添 加 剂“ 温性 ” “ 盐性 ” 剪 切性” 抗 、抗 和“ 三大难 题 ， 大促进 了我 国石 油 极
绘 出的 伏 龙泉 气 田小层 对 比油 藏剖 面 图 （ 中红色 图 曲线 为 ２ ５米底 部 梯 度 电阻 率 ， 色 曲线 为 自然 电 ． 黑 位 ， 色代 表 气层 ， 黄 蓝色 代表 水层 ） 。其 中Ｘ６ 是伏 井 龙 泉构 造北 高 点 １ ９ 年 完钻 的 一 口探井 ， 井测 试 ９７ 完 未 获 得工业 油 气层 。 由于 ２ ０ ０ ４年 在伏龙 泉 实施 的Ｘ５
知测 试层 寻 找对 应的未 知 层 。图 １ 就 是 由Ｆ ｒ ｒ ６ ｏｗａｄ
Ｃ ＝Ｃ Ｈ２ Ｈ—Ｃ－ＮＨ— 一 Ｃ Ｓ ３ 七 Ｈ２ Ｏ Ｈ
Ｈ
ＡＭＰ 单体 为 强 酸 ， 水 溶 液 的 ｐ 值 与浓 度 Ｓ 其 Ｈ 有 关 。干燥 的 ＡＭＰ Ｓ在室 温 下 是 稳定 的 ， 在水 溶 但 液 中极 易聚合 ， ２ 而 一丙烯 酰 胺基 一２ 甲基丙 磺酸 一
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２０ 年第 ４ ０７ 期
内 蒙古石 油化 工
１３ １
ＡＭＰ Ｓ聚 合 物 在 油 田中 的 应 用综 述
徐 生 江 ， 晓林 蒲
（ 南 石 油 大 学 石 油工 程学 院 西 ６ＯＯ） １ ５ Ｏ
摘 要 ： 简要介 绍 了ＡＭＰ Ｓ的性 质 和 生 产方 法 ， 结 了其 在 油 田 中的 应 用， 总 包括 作 为 钻 井 液 处 理 剂、 油井 水 泥外 加 剂 、 井修 井 液 以及 隔 离液添 加 剂 、 化 压 裂液 添 加 剂 和驱 油 增 粘 剂 等 ， 完 酸 ＡＭＰ Ｓ共 聚 物 在很 大程 度上 解 决 了油 田化 学添 加 剂“ 温性 ” “ 盐性 ” 剪 切性” 抗 、抗 和“ 三大难 题 ， 大促进 了我 国石 油 极
绘 出的 伏 龙泉 气 田小层 对 比油 藏剖 面 图 （ 中红色 图 曲线 为 ２ ５米底 部 梯 度 电阻 率 ， 色 曲线 为 自然 电 ． 黑 位 ， 色代 表 气层 ， 黄 蓝色 代表 水层 ） 。其 中Ｘ６ 是伏 井 龙 泉构 造北 高 点 １ ９ 年 完钻 的 一 口探井 ， 井测 试 ９７ 完 未 获 得工业 油 气层 。 由于 ２ ０ ０ ４年 在伏龙 泉 实施 的Ｘ５
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2. 4 防塌抑制能力 2. 4. 1 回收率试验结果
图 5 是回收率试验结果 。从图 5 可以看出 , KPAM (水解聚丙烯酰胺钾盐) 的加量达 0. 3 %时回收率还不 到 60 % ,而 AMPS 聚合物加量 0. 05 %回收率即可达到 80 %以上 。
2. 3. 2 在含 CaCl2 的盐水钻井液中降滤失能力对比 图 3 是用不同聚合物处理的含 CaCl2 的盐水钻井
138
石油与天然气化工 2001
AMPS 聚合物及钻井液体系研究与应用
杨小华 王中华 张麒麟
(中原石油勘探局钻井液技术研究所)
摘 要 介绍了 AMPS 聚合物的合成 、评价和现场应用情况 。室内试验结果表明 ,AMPS 聚合物热 稳定性好 ,降滤失能力 、抑制性和抗温抗盐能力强 ,防塌效果好 。AMPS 聚合物及钻井液体系在现场应 用表明 :该体系在应用中粘切容易控制 ,钻井液费用低 ,维护简单 。
2. 1 红外光谱分析 为了证明合成聚合物确实为目标产品 ,我们将精
制的聚合物样品与溴化钾混合后压片 ,进行红外光谱 分析 (见图 1) 。所得谱图显示 ,在波数 3400 、1650 cm- 1 附近有酰胺基的特征吸收 ,在波数 1195 、1045 cm- 1附
第 30 卷 第 3 期 AMPS 聚合物及钻井液体系研究与应用
12 7 55
1. 23 44 5 0/ 0 26
18 8
1. 31 68 5 0/ 2. 5 36
24 12 59
1. 34 56 5 0/ 2. 0 35
25 10
1. 38 58 5 0/ 1. 0 36
25 11 60
5 结 论
(1) 综合评价表明 :AMPS 聚合物抗盐 、降滤失和 防塌能力强 ,热稳定性好 ,有利于保护油气层 ,与常用 处理剂配伍性好 ,且具有良好的协同增效作用 ,作为钻 井液处理剂在淡水 、盐水 、饱和盐水及含钙盐水钻井液 中具有较强的降失水和提粘切能力 ,其效果明显优于 常用的丙烯酸多元共聚物 ,尤其在含 Ca2 + 、Mg2 + 的钻 井液体系中具有更优的性能 。
1. 4 钻井液性能测试 用 ZNN - D6 型六速旋转粘度计测定钻井液的流
变参数 ; 用 ZNS 型钻井液失水仪测定钻井液的滤失 量 ,并以钻井液的滤失量的大小评价产物的降滤失能 力 ,滤失量越小降滤失能力越强 ;通过抑制膨润土分散 和页岩滚动回收率试验考察产物的防塌能力 。
2 室内实验结果
7
7
13. 5 32. 5 22 10. 5
10
57
49
8
9 74. 5 60 14. 5
7 107. 5 79 28. 5
140 11
8
3
60 9. 5
9
0. 5
40
10
9
1
28
13
11
2
20
14
13
1
50 27. 5 8 19. 5
5. 5
测不出
5
58 34. 5 16 18. 5
8
73
69
4
8. 5 115 92
(3) 复合盐水基浆的配制 : 在 400 ml 蒸馏水中加 入 18 g 氯化钠 ,3 g 无水氯化钙 ,7. 8 g 氯化镁 ,50 g 钙 膨润土和 2. 5 g 无水碳酸钠 ,高速搅拌 20 min ,室温放 置老化 24 h ,得复合盐水基浆 。
(4) CaCl2 盐水基浆的配制 : 在 1 000 ml 蒸馏水中 加入 100 g 氯化钠 ,40 g 无水氯化钙 ,40 g 钙膨润土和 5 g 无水碳酸钠 ,高速搅拌 20 min ,室温放置老化 24 h ,得 CaCl2 盐水基浆 。
0 1. 0 1. 5
0 1. 0 1. 5
FL (ml)
AV (mPa·s)
PV (mPa·s)
YP ( Pa)
34 9. 5
7
2. 5
24 12. 5 8
4. 5
18
15
9
6
17. 5 20
13
7
11. 0 28. 0 18. 0 10. 0 15. 5 34. 0 28. 0 6. 0
98
14
由于 AMPS 聚合物钻井液的强抑制性 , 在定向井 钻井中应用 AMPS 聚合物钻井液可保证钻井顺利 ,如 濮 85 - 8 井 ,该井为定向井 ,最大井斜为 16. 38 度 ,完 钻井深 3 523 m ,盐层井段 : 2 422～2 676 m ,2 965～3 232 m ,3 349～3 364 m ,二开 (204～2 200 m) 用 AMPS 聚 合物钻井液 ,三开 (2 200～3 523 m) 采用聚合物饱和盐 水钻井液 ,井深 3 000 m 以后不断补充 AMPS 聚合物复 合胶液 。该井钻井液性能见表 2 , 从表 2 可见各段钻 井液性能稳定 ,即使穿盐层时 ,钻井液变化幅度也不 大 。该井钻井周期 41 天 ,平均机械钻速 6. 41 m/ h ,全 井事故为 0 ,平均井径扩大率为 5. 72 %。
1. 3 基浆配制 (1) 淡水基浆的配制 :在 1 000 ml 自来水中加入
40 g 钠膨润土和 3 g 纯碱 ,搅拌 8 h ,室温放置 24 h ,得 淡水基浆 。
(2) 饱和盐水基浆的配制 :在 1 000 ml 饱和盐水中
加入 40 g 钠膨润土和 5 g 纯碱 ,搅拌 8 h ,室温放置 24 h ,得饱和盐水基浆 。
表 1 AMPS 聚合物在不同钻井液中的效果
钻井液类型
温度 ( ℃)
室温
淡 水
高温 室温
饱和盐水 高温
复合盐水 (3000 mg/ l)
室温 高温
加量
( %)
0 0. 05 0. 1 0. 2 0. 3 0. 3
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0
FL (ml)
静切力 ( Pa)
AV PV YP mPa. s mPa·s (Pa)
土般含 (g/ l)
pH
30 11 0/ 0
10
42 8
0/ 0
9
43 9 0/ 1. 0 29 21 8 65 9
65 5. 2 0. 5/ 0. 7 33 29 4 50 13
66 7. 5 1. 6/ 3. 5 36 28 8 52 14
井深 ρ (m) g/ cm3 1170 1. 06 1690 1. 13 2200 1. 11 2311 1. 21 2514 1. 19 2725 1. 31 2970 1. 36 3135 1. 62 3332 1. 62 3500 1. 62
表 2 濮 85 - 8 井钻井液性能
FV ( s)
139
近有 - SO32 - 的特征吸收 ,在波数 2955 、2850 、1455cm- 1 附近有链烷基的特征吸收 。
2. 2 聚合物在不同钻井液中的效果 分别在淡水 、饱和盐水 、复合盐水钻井液体系中加
入不同量的 AMPS 聚合物 ,其性能见表 1 。从表 1 可 见 ,AMPS 聚合物在淡水 、饱和盐水 、复合盐水钻井液 体系中均具有良好的抗温降滤失能力 。
从图 3 可以看出 ,在 CaCl2 盐水钻井液中 ,所有对比聚 合物均失去了控制滤失量的能力 ,而 AMPS 聚合物仍 然能较好地控制钻井液的滤失量 。
2. 3. 3 抗钙能力对比试验结果 图 4 是聚合物抗钙能力对比试验结果 。可以看
出 ,普通聚合物在 CaCl2 加量为 1 %时 ,就失去了控制 的能力 ,而 AMPS 聚合物在 CaCl2 加量达 10 %时 ,仍然 能较好地控制滤失量 。
(1) 中原油田文东区块上部地层较厚 ,此段地层易 水化膨胀 、缩径 ,而卫城区块 ,常因页岩水化膨胀引起 缩径 ,造成起钻困难 ,下钻遇阻划眼 。通过文 184 - 1 和卫 358 等井的试验证明 ,采用 AMPS 聚合物提高钻 井液的抑制性 ,适当增加钻井液密度 ,起下钻畅通 ,有 效地防止了井壁坍塌 ,钻井液性能稳定 。
1 实验部分
1. 1 原 料 2 - 丙烯酰胺基 - 2 - 甲基丙磺酸 (AMPS) 、丙烯酰
胺 、第三单体和 NaOH 均为工业品 ,引发剂为分析纯 。
1. 2 聚合物的合成 将计量的 AMPS 单体溶于适量的水中 ,在冷却下
用适当浓度的 NaOH 溶液中和 ,并调整体系的 pH 值达 到要求 ; 在搅拌下加入丙烯酰胺和第三单体等 ,待其 溶解后升到所需温度 ;向上拌均匀后 ,于恒定温度反应 5～10 h 得凝胶状产物 ; 将所得产物剪切成颗粒状 ,于 100～ 120 ℃下烘干 ,粉碎即得 AMPS 聚合物产品 。
主题词 AMPS 聚合物 耐温抗盐 聚合物钻井液 中原油田 现场应用
20 世纪 80 年代以来 ,丙烯酸 、丙烯酰胺多元共聚 物在钻井液中得到了广泛的应用 ,由于丙烯酸 、丙烯酰 胺共聚物在使用中存在的耐盐性差的缺点 ,近年来国 内外在 AMPS 多元共聚物钻井液处理剂的研究方面开 展了大量的工作[1] 。与丙烯酸多元共聚物相比 ,AMPS 共聚物处理剂在抗温抗盐能力 ,尤其是抗高价金属离 子的能力方面明显提高 。早在 1985 年 ,国外就有关于 AMPS 聚合物钻井液的现场应用的报道[2] ,针对钻井 液发展的需要 ,我们从 80 年代后期开始了 AMPS 及其 聚合物研究工作[3～5] 。为满足现场需要 ,在以前工作 和文献的基础上[6～9] ,采用 2 - 丙烯酰胺基 - 2 - 甲基 丙磺酸 (AMPS) 单体与其他单体共聚研制了系列新型 钻井液处理剂 ,并已在现场应用中收到了良好的效果 。
23
注 :老化条件为 180 ℃/ 16 h (复合盐水为 150 ℃/ 16 h) 。
图 5 是回收率试验结果 。从图 5 可以看出 , KPAM (水解聚丙烯酰胺钾盐) 的加量达 0. 3 %时回收率还不 到 60 % ,而 AMPS 聚合物加量 0. 05 %回收率即可达到 80 %以上 。
2. 3. 2 在含 CaCl2 的盐水钻井液中降滤失能力对比 图 3 是用不同聚合物处理的含 CaCl2 的盐水钻井
138
石油与天然气化工 2001
AMPS 聚合物及钻井液体系研究与应用
杨小华 王中华 张麒麟
(中原石油勘探局钻井液技术研究所)
摘 要 介绍了 AMPS 聚合物的合成 、评价和现场应用情况 。室内试验结果表明 ,AMPS 聚合物热 稳定性好 ,降滤失能力 、抑制性和抗温抗盐能力强 ,防塌效果好 。AMPS 聚合物及钻井液体系在现场应 用表明 :该体系在应用中粘切容易控制 ,钻井液费用低 ,维护简单 。
2. 1 红外光谱分析 为了证明合成聚合物确实为目标产品 ,我们将精
制的聚合物样品与溴化钾混合后压片 ,进行红外光谱 分析 (见图 1) 。所得谱图显示 ,在波数 3400 、1650 cm- 1 附近有酰胺基的特征吸收 ,在波数 1195 、1045 cm- 1附
第 30 卷 第 3 期 AMPS 聚合物及钻井液体系研究与应用
12 7 55
1. 23 44 5 0/ 0 26
18 8
1. 31 68 5 0/ 2. 5 36
24 12 59
1. 34 56 5 0/ 2. 0 35
25 10
1. 38 58 5 0/ 1. 0 36
25 11 60
5 结 论
(1) 综合评价表明 :AMPS 聚合物抗盐 、降滤失和 防塌能力强 ,热稳定性好 ,有利于保护油气层 ,与常用 处理剂配伍性好 ,且具有良好的协同增效作用 ,作为钻 井液处理剂在淡水 、盐水 、饱和盐水及含钙盐水钻井液 中具有较强的降失水和提粘切能力 ,其效果明显优于 常用的丙烯酸多元共聚物 ,尤其在含 Ca2 + 、Mg2 + 的钻 井液体系中具有更优的性能 。
1. 4 钻井液性能测试 用 ZNN - D6 型六速旋转粘度计测定钻井液的流
变参数 ; 用 ZNS 型钻井液失水仪测定钻井液的滤失 量 ,并以钻井液的滤失量的大小评价产物的降滤失能 力 ,滤失量越小降滤失能力越强 ;通过抑制膨润土分散 和页岩滚动回收率试验考察产物的防塌能力 。
2 室内实验结果
7
7
13. 5 32. 5 22 10. 5
10
57
49
8
9 74. 5 60 14. 5
7 107. 5 79 28. 5
140 11
8
3
60 9. 5
9
0. 5
40
10
9
1
28
13
11
2
20
14
13
1
50 27. 5 8 19. 5
5. 5
测不出
5
58 34. 5 16 18. 5
8
73
69
4
8. 5 115 92
(3) 复合盐水基浆的配制 : 在 400 ml 蒸馏水中加 入 18 g 氯化钠 ,3 g 无水氯化钙 ,7. 8 g 氯化镁 ,50 g 钙 膨润土和 2. 5 g 无水碳酸钠 ,高速搅拌 20 min ,室温放 置老化 24 h ,得复合盐水基浆 。
(4) CaCl2 盐水基浆的配制 : 在 1 000 ml 蒸馏水中 加入 100 g 氯化钠 ,40 g 无水氯化钙 ,40 g 钙膨润土和 5 g 无水碳酸钠 ,高速搅拌 20 min ,室温放置老化 24 h ,得 CaCl2 盐水基浆 。
0 1. 0 1. 5
0 1. 0 1. 5
FL (ml)
AV (mPa·s)
PV (mPa·s)
YP ( Pa)
34 9. 5
7
2. 5
24 12. 5 8
4. 5
18
15
9
6
17. 5 20
13
7
11. 0 28. 0 18. 0 10. 0 15. 5 34. 0 28. 0 6. 0
98
14
由于 AMPS 聚合物钻井液的强抑制性 , 在定向井 钻井中应用 AMPS 聚合物钻井液可保证钻井顺利 ,如 濮 85 - 8 井 ,该井为定向井 ,最大井斜为 16. 38 度 ,完 钻井深 3 523 m ,盐层井段 : 2 422～2 676 m ,2 965～3 232 m ,3 349～3 364 m ,二开 (204～2 200 m) 用 AMPS 聚 合物钻井液 ,三开 (2 200～3 523 m) 采用聚合物饱和盐 水钻井液 ,井深 3 000 m 以后不断补充 AMPS 聚合物复 合胶液 。该井钻井液性能见表 2 , 从表 2 可见各段钻 井液性能稳定 ,即使穿盐层时 ,钻井液变化幅度也不 大 。该井钻井周期 41 天 ,平均机械钻速 6. 41 m/ h ,全 井事故为 0 ,平均井径扩大率为 5. 72 %。
1. 3 基浆配制 (1) 淡水基浆的配制 :在 1 000 ml 自来水中加入
40 g 钠膨润土和 3 g 纯碱 ,搅拌 8 h ,室温放置 24 h ,得 淡水基浆 。
(2) 饱和盐水基浆的配制 :在 1 000 ml 饱和盐水中
加入 40 g 钠膨润土和 5 g 纯碱 ,搅拌 8 h ,室温放置 24 h ,得饱和盐水基浆 。
表 1 AMPS 聚合物在不同钻井液中的效果
钻井液类型
温度 ( ℃)
室温
淡 水
高温 室温
饱和盐水 高温
复合盐水 (3000 mg/ l)
室温 高温
加量
( %)
0 0. 05 0. 1 0. 2 0. 3 0. 3
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0
FL (ml)
静切力 ( Pa)
AV PV YP mPa. s mPa·s (Pa)
土般含 (g/ l)
pH
30 11 0/ 0
10
42 8
0/ 0
9
43 9 0/ 1. 0 29 21 8 65 9
65 5. 2 0. 5/ 0. 7 33 29 4 50 13
66 7. 5 1. 6/ 3. 5 36 28 8 52 14
井深 ρ (m) g/ cm3 1170 1. 06 1690 1. 13 2200 1. 11 2311 1. 21 2514 1. 19 2725 1. 31 2970 1. 36 3135 1. 62 3332 1. 62 3500 1. 62
表 2 濮 85 - 8 井钻井液性能
FV ( s)
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近有 - SO32 - 的特征吸收 ,在波数 2955 、2850 、1455cm- 1 附近有链烷基的特征吸收 。
2. 2 聚合物在不同钻井液中的效果 分别在淡水 、饱和盐水 、复合盐水钻井液体系中加
入不同量的 AMPS 聚合物 ,其性能见表 1 。从表 1 可 见 ,AMPS 聚合物在淡水 、饱和盐水 、复合盐水钻井液 体系中均具有良好的抗温降滤失能力 。
从图 3 可以看出 ,在 CaCl2 盐水钻井液中 ,所有对比聚 合物均失去了控制滤失量的能力 ,而 AMPS 聚合物仍 然能较好地控制钻井液的滤失量 。
2. 3. 3 抗钙能力对比试验结果 图 4 是聚合物抗钙能力对比试验结果 。可以看
出 ,普通聚合物在 CaCl2 加量为 1 %时 ,就失去了控制 的能力 ,而 AMPS 聚合物在 CaCl2 加量达 10 %时 ,仍然 能较好地控制滤失量 。
(1) 中原油田文东区块上部地层较厚 ,此段地层易 水化膨胀 、缩径 ,而卫城区块 ,常因页岩水化膨胀引起 缩径 ,造成起钻困难 ,下钻遇阻划眼 。通过文 184 - 1 和卫 358 等井的试验证明 ,采用 AMPS 聚合物提高钻 井液的抑制性 ,适当增加钻井液密度 ,起下钻畅通 ,有 效地防止了井壁坍塌 ,钻井液性能稳定 。
1 实验部分
1. 1 原 料 2 - 丙烯酰胺基 - 2 - 甲基丙磺酸 (AMPS) 、丙烯酰
胺 、第三单体和 NaOH 均为工业品 ,引发剂为分析纯 。
1. 2 聚合物的合成 将计量的 AMPS 单体溶于适量的水中 ,在冷却下
用适当浓度的 NaOH 溶液中和 ,并调整体系的 pH 值达 到要求 ; 在搅拌下加入丙烯酰胺和第三单体等 ,待其 溶解后升到所需温度 ;向上拌均匀后 ,于恒定温度反应 5～10 h 得凝胶状产物 ; 将所得产物剪切成颗粒状 ,于 100～ 120 ℃下烘干 ,粉碎即得 AMPS 聚合物产品 。
主题词 AMPS 聚合物 耐温抗盐 聚合物钻井液 中原油田 现场应用
20 世纪 80 年代以来 ,丙烯酸 、丙烯酰胺多元共聚 物在钻井液中得到了广泛的应用 ,由于丙烯酸 、丙烯酰 胺共聚物在使用中存在的耐盐性差的缺点 ,近年来国 内外在 AMPS 多元共聚物钻井液处理剂的研究方面开 展了大量的工作[1] 。与丙烯酸多元共聚物相比 ,AMPS 共聚物处理剂在抗温抗盐能力 ,尤其是抗高价金属离 子的能力方面明显提高 。早在 1985 年 ,国外就有关于 AMPS 聚合物钻井液的现场应用的报道[2] ,针对钻井 液发展的需要 ,我们从 80 年代后期开始了 AMPS 及其 聚合物研究工作[3～5] 。为满足现场需要 ,在以前工作 和文献的基础上[6～9] ,采用 2 - 丙烯酰胺基 - 2 - 甲基 丙磺酸 (AMPS) 单体与其他单体共聚研制了系列新型 钻井液处理剂 ,并已在现场应用中收到了良好的效果 。
23
注 :老化条件为 180 ℃/ 16 h (复合盐水为 150 ℃/ 16 h) 。