聚丙烯酰胺在鉆井中的應(yīng)用
在油田工業(yè)中，井是進(jìn)行原油開采的基礎(chǔ)，鉆井質(zhì)量是原油產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。
在旋轉(zhuǎn)鉆井中使用的循環(huán)流體絕大多數(shù)是液體，又稱“鉆井液”。
鉆井液在鉆井工程中的主要功能是；
1，清洗井底，攜帶巖屑；
2，冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；
3形成泥餅，保護(hù)井壁；
4，控制與平衡地層壓力；
5懸浮巖屑和加重劑；
6在地面沉除巖屑；
7提供所鉆地層的有關(guān)資料；
8將水功率傳給鉆頭等。
鉆井液體系是最重要的鉆井變數(shù)之一，常被稱為鉆井的“血液”，是鉆井工藝技術(shù)的重要組成部分。 在20世紀(jì)20年代以前，使用的是清水作為鉆井液和在鉆井過程中混入的泥巖巖屑形成的“自然泥漿”。后來認(rèn)識到膠體穩(wěn)定性好的鉆井液能保證鉆井的安全，于是開始發(fā)展了鉆井液化學(xué)處理劑。到1958年聚丙烯酰胺才開始用于鉆井液，但它卻引發(fā)了鉆井液發(fā)展的重大變革，不僅使鉆井速度大大提高，而且使鉆井液處理劑的種類由過去的天然高聚物類向合成高聚物類方向發(fā)展，使鉆井液工藝技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)的發(fā)展階段?，F(xiàn)在丙烯酰胺聚合物已在鉆井中的降濾失、絮凝、頁巖抑制、稀釋、堵漏等方面起著重要作用。
鉆井液中的固相是影響鉆井速度和成本的關(guān)鍵因素之一。20世紀(jì)60年代末國外將高分子絮凝劑引入鉆井液，不分散低固相聚合物優(yōu)質(zhì)鉆井液得到應(yīng)用，從而使鉆井速度大幅度提高，成為當(dāng)代鉆井行業(yè)中四項重要技術(shù)之一。 高分子絮凝劑可以使鉆井液中的鉆屑和劣質(zhì)土處于不分散的絮凝狀態(tài)，以便使用機械固控設(shè)備將其清除，較好低解決了分散型鉆井液體系中鉆屑的分散和在鉆井液中積累的問題，不僅提高了機械鉆速，而且減少了鉆井過程中的許多復(fù)雜情況，較好低保護(hù)了油氣層，降低了鉆井成本。
在鉆井液中使用的聚丙烯酰胺絮凝劑有非水解聚丙烯酰胺和水解聚丙烯酰胺。前者屬于全絮凝劑，后者屬于選擇性絮凝劑。鉆屑和優(yōu)質(zhì)土的帶電性和水化程度有很大差別，優(yōu)質(zhì)土帶的負(fù)電量大，陽離子交換容量也大，水化分散作用強，水化膜厚。而鉆屑帶的負(fù)電量少，水化膜薄。NPAM的分子中只有極性的酰胺基團(tuán)，既不帶負(fù)電荷，而且水化膜又較薄，與優(yōu)質(zhì)土和劣質(zhì)土之間的排斥力都較小。當(dāng)與兩類的顆粒相遇時，都能發(fā)生吸附和架橋。因而NPAM絮凝劑既絮凝鉆井液中鉆屑，又絮凝鉆井液中的優(yōu)質(zhì)土，起全絮凝的作用。HPAM達(dá)到一定水解度后帶有較高的負(fù)電荷密度，也有較厚的水化膜。當(dāng)與優(yōu)質(zhì)土顆粒接近時，彼此之間就產(chǎn)生大的靜電排斥力和水化膜排斥力，就難以吸附優(yōu)質(zhì)土顆粒；而當(dāng)與鉆屑接近時，就容易產(chǎn)生吸附作用，形成絮凝團(tuán)塊，從鉆井液中除去，起到選擇性絮凝的作用。一般HPAM的分子量大于200104，水解度在30%左右效果較好。