亚麻籽胶羧甲基化改性及其钻井液性能评价

来源：石油科学通报杂志2024年第6期北京时间：

作者：赵雄虎；贾相如；冀忠伦

单位：中国石油大学( 北京) 油气资源与工程全国重点实验室,北京 102249;中国石油大学(北京)克拉玛依校区石油学院,克拉玛依 83400%中国石油大学( 北京) 油气资源与工程全国重点实验室,北京 102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%长庆油田分公司油气工艺研究院,西安 710021

摘要：纤维素、淀粉等天然多糖高分子改性材料已广泛应用于钻井液中,但常规改性方法对其抗温、抗盐、流变等性能的提升空间有限.本文对亚麻籽胶(FM)采用溶媒法进行羧甲基化改性,制备了一种具备多功能处理剂——羧甲基亚麻籽胶(CMFM).通过红外光谱测试和取代度测定,证实CMFM成功合成,其EC50 值为4.68×104 mg/L,无毒且环保性能好.对FM和CMFM进行抑制性、流变性、抗温抗盐性能评价,实验结果表明膨润土在FM和CMFM水溶液中的膨胀率分别为 28.05%和 27.52%,页岩回收率均大于 80%.0.5wt%CMFM钻井液在 120℃老化 16 h后,表观黏度、塑性黏度和动切力分别达到14.5 mPa·s、8 mPa·s和 7.2 Pa,API滤失量为 10.7 mL,具备良好的抗高温性能.与磺化沥青FT-1、两性离子聚合物降滤失剂JT888、两性离子聚合物包被降滤失剂FA367、聚季铵盐(大阳离子)和乙烯基单体多元共聚物 PAC-141 相比,CMFM可以增加钻井液的黏度,保持更好的剪切稀释性能,维持良好的携岩能力.CMFM分子中在范德华力、静电作用、疏水缔合作用、氢键等作用力的驱动下形成自组装空间结构,吸附包裹在黏土颗粒上,改变了原有的网架结构和强度,从而增加了钻井液的屈服应力,增强了黏土颗粒和聚合物分子形成的网状结构,有利于悬浮岩屑和加重材料.此外,在 20wt%NaCl 污染后,添加CMFM的基浆API滤失量为 18.8 mL,这表明CMFM比FM具备更强的降滤失能力和抗盐能力.与含 FM处理剂的钻井液相比,用 4wt%膨润土+0.5wt%SK-2+1%SMP-1+1%磺化沥青配制的钻井液体系在添加 CMFM 后滤失量更低,耐盐性和耐高温性更好.CMFM可以作为一类多功能处理剂,具有良好的抗温、抑制、增黏、降滤失性能.

关键词：亚麻籽胶,羧甲基化,抑制剂,增黏剂,降滤失剂