环糊精改性纤维素聚合物的制备及在钻井液中的效果评价

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摘要：摘 要：为了减少地层伤害、提高钻井液的降滤失性能，本研究工作使用天然产物纤维素和环糊精为原料，在碱性条件下制备了环糊精改性纤维素聚合物，并通过红外光谱确定了结构。按照钻井液国家标准，室内砂床封堵实验评价了环糊精改性纤维素聚合物的降滤失性能、

　　摘 要：为了减少地层伤害、提高钻井液的降滤失性能，本研究工作使用天然产物纤维素和环糊精为原料，在碱性条件下制备了环糊精改性纤维素聚合物，并通过红外光谱确定了结构。按照钻井液国家标准，室内砂床封堵实验评价了环糊精改性纤维素聚合物的降滤失性能、承压性能和渗透率恢复性能。实验结果表明，该聚合物与市场上常用的工业钻井液复配，在最佳使用条件下能够有效地减小钻井液滤失程度，可用于工业钻井液体系的质量提升。

　　关键词：钻井液 环糊精改性纤维素聚合物 超低渗透 制备

　　隨着页岩气等致密油气藏的开发力度加大，以及油气田钻井钻遇到大段复杂泥页岩等造成的钻井液漏失、坍塌、卡钻等问题[1-3]，一种超低渗透或无渗透钻井液技术越来越得到钻井行业工程技术人员的重视[4-5]。超低渗透或无渗透钻井液又称低伤害或无伤害钻井液，该技术之所以能够不产生或减少油层伤害，其关键在于钻井液的降滤失性能优良。本文以纤维素和环糊精农用大宗化学品为原料，制备了环糊精改性纤维素聚合物，在几种典型工业钻井液体系中的评价实验结果显示，其超低渗透性能明显，具有进一步在井场应用的前景。

　　1 实验部分

　　1.1 环糊精改性纤维素聚合物的制备与结构确认

　　首先将2.8gβ-环糊精分散到25mL的NaOH (1.0 mol/L)溶液中， 然后添加0.65g 纤维素，缓慢搅拌混合均匀后，加入4g季戊四醇缩水甘油醚，调高搅拌转数至1500 rpm，温度保持30℃，继续搅拌12h，过滤、丙酮洗涤即得目的产物。反应过程见图1。

　　图2为环糊精改性纤维素聚合物红外光谱图。从图2可以看出，纤维素和环糊精改性纤维素聚合物在2917cm-1和2856cm-1处出现C-H吸收峰， 3435 cm-1 和 3390 cm-1为O-H伸缩峰。1100 cm-1和 1056 cm-1 为 C-C的弯曲振动吸收峰。1630 cm-1 和 1452 cm-1是β-CD-Ce 的-COOR官能团特征峰， 证明了CMC的羧基与季戊四醇缩水甘油醚的环氧基结合。937 cm-1 为环糊精结构中吡喃葡萄糖特有的吸收峰， 以上红外光谱对比分析表明，目的产物成功制备。

　　1.2 钻井液评价

　　实验装置参考了GB/T16783.1——2014中滤失量内容，并进行了优化改进。取粒径在20～80目的石英砂粒于实验压滤装置中(见图3)，水平摇动压滤柱直到填充砂粒体积不变，垂直使其端面平整后，进行评价实验。

　　工业的钻井液一般都是由4%的钠膨润土和不同比例的添加剂配制而成基浆，本研究工作直接将一定量的环糊精改性纤维素聚合物加入到工业钻井液中，充分搅拌混匀后倾入压滤柱，拧紧螺盖，按照GB/T16783.1——2014操作规程进行实验，降滤失效果通过压滤柱下端的量筒收到的滤失液量，评价降滤失效果。

　　2 结果与讨论

　　2.1 环糊精改性纤维素聚合物含量对钻井液滤失效果

　　表1～表3为环糊精改性纤维素聚合物在各种典型钻井液中的作用效果。

　　由表1～表3可以看出环糊精改性纤维素聚合物在OCL-BST、WST及FLC2000体系中，均具有较好的降滤失效果，且随着环糊精改性纤维素聚合物的加量增多，滤失量减少。当环糊精改性纤维素聚合物的加量在0.75左右时，均能满足钻井要求，当加量为1%时，3种工业钻井液降滤失效果达到最佳。

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