油田化学
高分子吸水树脂在油田化学中的应用
周效全
(四川石油管理局天然气研究院,646002泸州邻玉场)
摘 要 高分子吸水树脂因其奇特的性能在工业、农业、日常生活等应用领域得到迅速发展。
本文主要探讨高分子吸水树脂在油田化学中开发应用的可能性。
主题词 高分子化合物 树脂 油田化学 应用 分析
高分子吸水树脂是由美国农业部北方研究中心的范特(Fanta)等人在60年代末期首先开发研究成功的,它是用铈盐作引发剂合成的淀粉 丙烯腈接枝共聚物的水解产物。
因高分子吸水树脂奇特的性能和可观的应用前景,30年来发展极其迅速,由一般的应用性能、功能,向智能化多功能材料高层次开发发展,其应用领域已经渗透到国民经济的各行各业。
然而,在石油工业的油田化学领域的开发应用未见报道,故本文旨在油田化学相关专业领域对高分子吸水树脂的应用作些探讨,以期引起油田化学工作者的兴趣。
高分子吸水树脂技术发展概况
高分子吸水树脂是一种含有强亲水性基团和疏水性基团,通常具有一定交联度的三维高分子材料。
它不溶于水和有机溶剂,通过物理化学作用,吸水能力可达自身重量的几十倍甚至上千倍,迄今为止,研制成功的高分子吸水树脂最高吸水倍数可达5000倍。
高分子吸水树脂达到吸水平衡后就成为高聚物水凝胶。
高分子吸水树脂具有高吸水性、高保水性、高增稠性三大功能,并且已向着智能性高聚物水凝胶发展。
其类型有天然聚合物接枝共聚物类、半合成聚合物类和合成聚合物类三大类,产品形态有粉状、颗粒状、球形状、薄片状、纤维状、胶乳状等。
高分子吸水树脂是高分子电解质,水溶液中盐类物质的存在、pH值的变化都可能显著影响高分子吸水树脂的吸水能力。
这就限制了高分子吸水树脂在含盐流体领域内的应用。
如何改变高分子吸水树脂对盐类物质、pH值的敏感性,增强其对盐、pH值的抗敏性,这是今后研究高分子吸水树脂要解决的重大课题。
90年代以来,这类研究尤其活跃,取得一些突破性进展。
如美国专利文献 1 上报道的采用相当量的摩尔数的氨基或季铵基与羧基反应生成的聚合物树脂,可吸收大量含二价阳离子(如Ca2+,Mg2+)等的水溶液。
油田化学应用高分子吸水树脂的探讨
1 在油气田地面管输建设中作密封材料
将高分子吸水树脂与塑料或橡胶等材料混合,采用添加表面活性剂的方法,使树脂与塑料或橡胶的不相容性得到明显的改善,制成密封材料。
也可经过特殊处理制成特殊的密封材料,这种特殊材料遇到水或其它水性流体就急速发生膨胀,因此具有很好的密封性。
在石油工业中,油气管输或其它流体管输是很常见的,要过江过河,为了防止油气渗漏、废水渗漏等污染环境,减少资源浪费,必须在管输连接处,甚至整条管输线作密封或包装密封处理,高分子吸水树脂类密封材料是理想的选择。
2 在油气田钻探中用作化学堵漏材料
化学堵漏在油气田钻探过程中是一种重要的技术措施。
80年代以来,油田化学工作者开展了化学堵漏材料的研究和现场应用,取得了较大进展,但因价格昂贵等因素,在一定程度上又阻碍了化学堵漏剂技术的发展 2 。
目前,现场已开发应用的高分子吸水树脂类的堵漏剂有SYZ,PAT和TP 9010型品牌。
然而因其吸淡水倍数不高,一般只有30倍~ 70倍,以及其它方面的技术因素,致使堵漏作业效果不甚理想,成本上升。
因此,应大力研究开发高吸水倍数的,耐压性好的,并能抗一定电解质浓度的高分子吸水树脂类堵漏剂,并降低堵漏成本。
开发合成型高浓度胶乳(W/O)型(乳液或微乳液型)高分子吸水树脂类堵漏剂预计有较大的应用前景。
3 在油气田钻探中作钻井液处理剂
七五 、 八五 以来,水溶性高分子在油气田钻
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钻 采 工 艺 1998年 第21卷 第5期
探作业中的应用得到快速发展,用得相当普遍,其分子结构类型从过去的单一离子型,向多元型和多种离子基团并存方向发展 3 ,应用功能品种有主体聚合物、降滤失剂、降粘剂和粘土抑制剂等系列化品牌,据统计 4 ,其应用品种有上百余种。
这就保证了钻探工作的快速、安全钻井,大大降低了钻井综合
成本,创造巨大的经济效益和社会效益。
进一步开发高分子吸水树脂的高吸水性、高保水性和高增稠性功能,在钻井液中,有利于提高钻速、降低钻井综合成本。
如文献 5
报道,用高分子吸水树脂可作为钻头的润滑剂和钻井液的凝胶剂。
有针对性地开发研究具有一定抗盐性、耐压性好的、适度增稠性的高分子吸水树脂,就可开发出具有高效降滤失功能的或高效抑制性功能的钻井液用的新型功能处理剂。
4 在油田化学其它专业领域中的应用
高分子吸水树脂属功能性高分子材料,因其性能卓著,其应用功能处于发展进程中,随着科学技术
的进步,在油田化学领域内的应用,如三次采油、油气田废水处理、水基压裂液、酸化压裂液中作胶凝剂,压井液中用作盐水增稠剂、废钻井液的固化剂,油田化学品中用作填充剂,或用作制造油田化学品缓释药物的载体等将成为可能,加强高分子吸水树脂在油田化学科学中的应用研究,应当说是十分必要的,以促进油田化学学科的向前发展,更好服务于石油工业。
参 考 文 献
1 U S P 4,906,717
2 徐同台等:钻井工程防漏堵漏技术,北京:石油工业出版社,1997
3 化工部工业表面活性剂信息中心编:工业表面活性剂技
术经济文集(2),大连:大连出版社,19964 徐同台:油田化学,199613(1)
5 王国建、王公善:功能高分子,上海:同济大学出版社,
1996
(收稿:1998 03 09,技审:高永秀 高工 ,编辑:徐 静)
*梁大川,1984年毕业于西南石油学院钻井工程专业,1991年获硕士学位,现为西南石油学院泥浆研究室讲师。
油田化学
钻井液触变性影响因素分析
梁大川* 张 英
(西南石油学院,637001四川南充)
摘 要 触变性是钻井液的重要特性之一,本文应用3种测定表示方法分析了粗分散钻井液和两性离子聚合物钻井液的触变性及其影响因素。
表明结构类型、膨润土含量、处理剂类型、加量及静置时间对钻井液触变性的影响。
主题词 钻井液 触变性 静切力 分析
钻井液触变性(thixotropy)是指钻井液经搅拌后变稀静置后变稠的特性,或者说是钻井液的切力随搅拌后静置时间增长而增大的特性 1 。
钻井液中存在片架结构和空间网状结构或其中一种,结构被拆散后恢复结构时,只有固相颗粒的某些部分相互接触时才能彼此联结,也就是说结构的恢复需要时间。
结构恢复的速度和最终切力的大小是触变性强弱的主要表征。
钻井工艺要求钻井液具有良好的触变性,在钻井液停止循环时,切力能较快地增大到适当数值,以利于悬浮钻屑和加重剂,但最终切力又
不能过大,避免开泵时泵压过高,避免产生过大的激动压力,预防井漏等井下复杂情况发生。
即钻井液应是通常所说的快弱凝胶。
对钻井液触变性的测定及影响因素分析,前人研究不多。
本文通过实验分析对比了触变性的3种测定方法,分析了膨润土含量,处理剂类型及加量对钻井液触变性的影响,所选钻井液体系一种是以片架结构为主的粗分散钻井液,一种是以空间网状结构为主的两性离子聚合物钻井液。
触变性测定及表示方法
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