论文部分内容阅读
高分子纳米粒子既具有常规纳米粒子的特性,还具有在高温高压下压缩变形的能力,用其改性钻井液可以实现对地层微小孔隙的致密性封堵,因而在水基钻井液中具有重要的应用前景。本论文采用微乳液聚合法制备了一系列基于甲基丙烯酸甲酯的高分子粒子,详细研究了此类粒子的耐温耐盐分散性能、封堵性能等。主要研究内容如下:(1)以甲基丙烯酸甲酯为单体,采用微乳液聚合法制得了粒径为10Onm左右的球形聚甲基丙烯酸甲酯纳米粒子,考察了反应条件对单体转化率的影响。研究发现,反应温度越高、甲基丙烯酸甲酯初始量越多,最终单体转化率越高;反应溶剂中水与乙醇的比例为4:1时的单体转化率最高,且在反应4h后单体转化率达最大值,最高转化率可达86%。该粒子分散液在KC1、MgC12、Al2(SO4)3溶液中的分散性能由强到弱的顺序为KC1>MgC12>Al2(S04)3,在1%的KC1中可稳定分散40min左右,且分散液在160℃下恒温12h后仍可保持良好的分散状态。此外,该粒子与钻井液添加剂聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)及磺化酚醛树脂(SMP-2)间具有良好的配伍性能,特备是在0.5%的SMP-2中、190℃条件下仍可保持良好分散状态,同时也具有良好的封堵性能,且粒子浓度越高则封堵性能越好。(2)以甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯磺酸钠为单体,采用微乳液聚合法制得了粒径为100nm左右的球形聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯磺酸钠)纳米粒子,反应中甲基丙烯酸甲酯的加入量在单体总加入量中所占比例越高,所得粒子越小。该粒子分散液在1%的NaCl中可稳定分散45min左右,且在220℃下恒温12h后仍可保持良好的分散状态。此外,该粒子与钻井液添加剂PAM、CMC及SMP-2间具有良好的配伍性能,特别是在0.5%的SMP-2中、190℃条件下仍可保持良好分散状态,同时也具有良好的封堵性能,且粒子浓度越大则封堵性能越好。.(3)以甲基丙烯酸甲酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体,采用微乳液聚合法制得了粒径为70nm左右的球形聚(甲基丙烯酸甲酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)纳米粒子,反应中甲基丙烯酸甲酯的加入量在单体总加入量中所占比例越高,所得粒子越大。该粒子分散液在1%的KC1中可稳定分散30min左右,且在200℃下恒温12h后仍可保持良好的分散状态。此外,该粒子与钻井液添加剂PAM、CMC及SMP-2间具有良好的配伍性能,特别是在0.5%的SMP-2中、220℃条件下仍可保持良好分散状态,同时也具有良好的封堵性能,且粒子浓度越大则封堵性能越好。(4)以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺为单体,采用微乳液聚合法制得了粒径为270nm左右的球形聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)粒子,反应中丙烯酰胺的加入量在单体总加入量中所占比例越高,所得粒子越小。该粒子分散液在1%的KCl中可稳定分散45min左右,且在135℃下恒温12h后仍可保持良好的分散状态。此外,该粒子与钻井液添加剂PAM、CMC及SMP-2间具有良好的配伍性能,特别是在1%的SMP-2中、115℃条件下仍可保持良好分散状态,同时也具有良好的封堵性能,且粒子浓度越大则封堵性能越好。