淀粉改性处理剂

淀粉与烯类单体的接枝共聚是提高产物综合性能的有效途径，以淀粉(St)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为原料，通过接枝共聚，合成了一种环保性能好的抗高温抗盐两性离子改性淀粉降滤失剂，加有1%改性淀粉降滤失剂的淡水钻井液在150℃老化前后的滤失量分别为7.9mL和10.9mL，在160℃老化后的滤失量为12mL，盐水钻井液老化前后的降滤失效果较好，180℃、3.5MPa下的高温高压滤失量为22mL，表现出较好的抗盐性和抗高温稳定性。在淀粉丙烯酰胺接枝物中添加一种抗氧剂复配得到的水基钻井液降滤失剂HRS，在150℃使用环境中抗盐至饱和，抗Ca2+至2300mg/L，抗Mg2+至900mg/L，且低毒易降解。为提高淀粉接枝共聚物应用的针对性，研究了含有酰胺基、羧基和磺酸基等不同基团的接枝共聚物在钻井液中的流变性和降滤失性能。结果表明，含不同基团的接枝共聚物在淡水钻井液中均具有很好的降失水能力和增黏能力，而在盐水泥浆中，具有不同基团的接枝共聚物会表现出不同的抗盐、抗温能力。相对而言，含吸附性基团(酰胺基)的接枝共聚物有着更好的抗盐能力，而含水化基团(磺酸基、羧基)的接枝共聚物的抗温性更好。

通过适当的交联反应，可以减少淀粉在改性反应中由于甙健水解带来的性能降低，提高羧甲基淀粉的应用性能，如，以马铃薯淀粉为原料，以90.0%乙醇为溶剂，环氧氯丙烷为交联剂，氯乙酸为醚化剂，当淀粉、氯乙酸及氢氧化钠物质的量比为1∶0.57∶1.01，交联剂用量为干淀粉质量的0.67%，在65℃下反应70min，合成的高黏度交联-羧甲基化复合变性淀粉(CCMS)，具有较好的抗剪切性能和较高的黏度，在不同钻井液体系中均有较好的增黏性、降滤失性、抗高温性和抗盐性，高温老化后仍具有良好的降滤失能力。

作为淀粉衍生物，烷基糖苷的研究日益受到重视，从而扩大了淀粉衍生物的研究应用范围。以葡萄糖与三甲基氯硅烷为原料合成的三甲基硅烷基葡萄糖苷TSG，具有较好的抑制黏土水化膨胀、分散的作用。在质量分数为10%的TSG水溶液中，膨润土的线性膨胀率仅为54.62%，防膨率为79.07%。同时对水基钻井液具有一定的增黏作用和降滤失作用，且摩阻系数降低。由工业级淀粉、辛醇及磺化类催化剂等反应制得的改性聚糖类钻井液防塌润滑剂MAPG，对膨润土浆及模拟现场钻井液流变性影响很小，有明显的降滤失作用，形成的泥饼致密光滑，润滑性好，抑制能力强，抗温达140℃，抗盐达35%。阳离子烷基糖苷CAPG在保持烷基糖苷的优越性能的基础上，与烷基糖苷相比，抑制能力更突出，现场应用表明，以CAPG为主剂的钻井液体系性能稳定，应用井段平均井径扩大率较小，起下钻顺利，井壁稳定效果突出，有效解决了水平段泥页岩及砂泥岩地层的井壁失稳问题，具有较好的经济效益和社会效益，应用前景广阔。在分析聚醚胺和烷基糖苷特性的基础上，合成了一种新型的烷基糖苷衍生物———聚醚胺基烷基糖苷，评价表明，聚醚胺基烷基糖苷与常规水基钻井液配伍性好，0.1%产品水溶液对岩屑一次回收率大于96%，相对回收率大于99%，0.7%产品对钙土相对抑制率大于95%，产品可使无土基浆和有土基浆的抗温性能由110℃提高到160℃。上述关于烷基糖苷的改性思路也可以用于淀粉的直接改性，通过不同反应制备具有抑制、防塌和增黏及流型调节作用的淀粉改性处理剂。

2.4其他天然改性处理剂

除前面所述的淀粉、腐殖酸和木质素改性产物外，在天然材料改性方面还有以下一些工作。如，以天然材料与乙烯基单体进行接枝共聚合成的超高密度钻井液用分散剂JZ-1。在密度为2.8g/cm3的钻井液中加入2%JZ-1后，体系漏斗黏度由282s降低至130s，24h上、下密度差从0.56g/cm3降低至0.03g/cm3，该剂显著提高了钻井液的流变性和沉降稳定性。以黄原胶为主要原料，制备的抗钙增黏剂IPN-V，含增黏剂IPN-V的CaCl2水溶液经90～120℃老化16h后的表观黏度可维持在30mPa·s以上；增黏剂IPN-V能够满足CaCl2浓度为20%及40%的无土相水基钻井液对黏度和切力的要求，抗温可达120℃。

为充分利用生物质资源，对柿子皮、橘子皮和香蕉皮等天然材料在钻井液中的应用性能进行了探索，结果表明：①柿子皮粉末作为水基钻井液添加剂，随着老化温度的升高，所处理水基钻井液黏度先增大再降低而后又增大，在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱，大于150℃之后失去降滤失作用，与改性淀粉钻井液配伍性较好，但与聚丙烯酰胺钻井液配伍效果不佳。②橘子皮粉末作为降滤失剂，随着老化温度的升高，橘子皮粉末处理水基钻井液黏度逐渐升高，在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱，大于140℃之后失去降滤失作用，与改性淀粉钻井液配伍好。③香蕉皮粉末作为水基钻井液添加剂，在温度不超过150℃的情况下，具有较好的降滤失作用，在改性淀粉钻井液体系中表现出良好的降黏、降滤失和润滑作用，在聚丙烯酰胺钻井液体系中表现出降滤失和润滑作用，在杂多糖甙钻井液体系中表现出降黏作用。上述3种材料的水提取液对膨润土的水化膨胀抑制作用均优于4%的KCl溶液。④核桃青皮经过干燥、粉碎后得到的粉末，用作钻井液处理剂，在膨润土基浆中具有降滤失作用，而对钻井液黏度影响小，同时也表现出一定的抑制能力。

上述关于柿子皮、橘子皮和香蕉皮等利用的研究为天然资源的利用提供了一些很好的思路，将来应该开展深入研究探索，扩大天然资源的应用面，同时也可以探索其他天然资源的利用。

3合成材料

近两年，在合成材料研究方面仍然以烯类单体聚合物最多，就所采用的单体看，尽管与以前的研究没有太大区别，但可喜的是，采用反相乳液聚合的方法制备聚合物处理剂逐步受到重视，特别是利用反相乳液聚合制备超支化聚合物处理剂，为聚合物处理剂的研究提供了新思路。