环保型改性纳米碳酸钙降滤失剂的合成与性能评价

摘要

纳米碳酸钙在钻井液中具有降滤失及封堵作用、且环保，但分散性差、易团聚，导致效果不理想。使用硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性，再通过自由基共聚法将抗温、抗盐单体接枝到改性纳米碳酸钙表面，得到改性纳米碳酸钙降滤失剂SDNPJ-2,采用红外光谱（FTIR）、热重分析进行表征，同时对比评价其综合性能，通过对膨润土基浆粒径、zeta电位分析，滤饼扫描电镜（SEM）分析，考察SDNPJ-2在黏土颗粒上的吸附特征，研究改性纳米碳酸钙降滤失剂在水基钻井液中的降滤失机制。结果表明：SDNPJ-2可抗230℃高温；1%SDNPJ-2可分别使4%膨润土基浆、25%盐水基浆、10%CaCl₂基浆150℃/（16 h）老化后的API滤失量降低70%、89%和85%,可抗氯化钠250 000 mg/L、抗氯化钙100 000 mg/L,降滤失效果优于国外同类目前最优产品Driscal D;生化需氧量（BOD₅）为558 mg/L、BOD₅/COD（化学需氧量）达22.6%,可生物降解；SDNPJ-2通过酰胺基团吸附于黏土表面、改善其分散性，优化体系粒径级配、通过物理堆积有效封堵滤饼和地层孔隙，两方面协同达到优良的降滤失效果。

关键词

纳米碳酸钙 / 降滤失剂 / 钻井液 / 耐温耐盐

基金资助

国家自然科学基金项目(52374026);国家自然科学基金重点课题(51991361)