通用高效的高抗盐泥浆用增粘活化剂LPP

jstg2014

通用高效的高抗盐泥浆用增粘活化剂LPP

（文档下载：http://pan.baidu.com/s/1sjOITZ3）

膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）中加入LPP，可用海水造浆（就地取海水，随时使用），抗盐性能优异、造浆率高、稳定性好等优点，因此极其适合于：

▲ 用作淡水、盐水以及海水等区域的油田、气田、地热井以及水井的钻井液。
▲ 用于海水、盐水以及水质被污染等高盐区域（如海底隧道、地铁工程、垃圾填埋场等）的地下构造和防水施工（比如用作密封剂）。

★ 如欲将提纯后的蒙脱石做成高抗盐水性增稠剂，可直接采用LPP体系。

一、LPP结构说明
低接枝率焦磷酸酯接枝改性聚丙烯酸钠（Low degree of modificating polyacrylate by pyrophosphate，LPP）是通过离子液体催化剂将焦磷酸酯接枝在聚丙烯酰胺大分子链上。LPP属于阴离子型水溶性高分子。

在盐水中，作为钻井液的膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）泥浆迅速絮凝、分层或沉淀，导致滤失量和流变性能急剧恶化。为此，普遍将羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）、黄原胶、瓜尔胶、丙烯酸类树脂（如PAM）等水溶性高分子与膨润土复配使用。

▲ 但是，虽然CMC、HEC、黄原胶等本身对盐很不敏感，但是它们与膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）复配后的泥浆对盐却非常敏感。即便它们的用量增加很多，抗盐效果依然很差，特别是盐水中存在Ca2+、Mg2+等多价金属离子。

作用原理：以蒙脱石为例，LPP分子链一端是焦磷酸酯，其可牢固地吸附在蒙脱石侧面，另一端是亲水性高分子链，可以簇拥在蒙脱石表面而形成一层抵抗蒙脱石彼此靠拢的膜。该膜另一重要作用是与CMC等水溶性高分子“相似相溶”，从而使之不受盐的影响。

● CMC、HEC、黄原胶等中必须加入LPP，才能彻底消除盐（尤其是多价金属离子）对泥浆的各种不利影响！

二、LPP体系详细说明
（一）方案1
● 【方案1】LPP与HEC复配用于膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）泥浆，泥浆在高浓度盐水中非常稳定，而且在高温下流变性能非常优异；当再加入CMC后，泥浆的滤失量和流变性能将达到最佳值。

高浓度盐水：用饱和NaCl盐水溶解CaCl2和MgCl2所制成，其中Na+饱和，Ca2+浓度为15g/L、Mg2+浓度为2g/L。
泥浆制备过程：将膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）充分分散于高浓度盐水中，再加入HEC、LPP等，充分分散后进行API标准测试。

特别注意：本资料使用的单位lb/bbl（桶当量），其换算关系为：lb/bbl = 2.85kg/m3=2.85g/L。比如，LPP用量为0.5lb/bbl，则0.5lb/bbl = 0.5×2.85g/L =1.425g/L，即指1L泥浆中加入1.425g LPP。

● 【方案1参考配方体系A】：LPP/HEC/CMC体系，参考比例依次为：（0.1～0.5）：（0.1～1）：（0.1～1）lb/bbl。
■  兼顾成本和性能，按照表2中的0.125：0.5：0.5 lb/bbl的比例，取用CMC 0.36g、LPP 1.43g、HEC 1.43g，与41g建平某膨润土干粉搅拌均匀，再加入1L高浓度盐水，配成浓度约为4%的泥浆；然后分别在25℃和85℃下静置16h后进行API标准测试。

● 【方案1参考配方体系B】：将CMC换成瓜尔胶或黄原胶，即LPP/HEC/瓜尔胶（黄原胶）体系，参考比例依次为：（0.1～1）：（0.1～1）：（0.2～2）lb/bbl。

● 【方案1参考配方体系C】：将HEC换成羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC），即LPP/CMHEC/瓜尔胶（黄原胶）体系，参考比例依次为：（0.1～1）：（0.1～1）：（0.2～2）lb/bbl。

■ 参考配方A虽然效果很好，但是存在两个缺点：一是HEC比较昂贵，二是HEC易起泡。同时，CMHEC也不便宜。因此，为了降低成本，可以将HEC换成CMC，同时将参考配方A中的CMC换成瓜尔胶或黄原胶，即：
● 【方案1参考配方体系D】：LPP/CMC/瓜尔胶（黄原胶）体系参考比例依次为：（0.1～1）：（0.1～1）：（0.2～2）lb/bbl。

◆ 方案1推荐用量（具体需试验）
 [size=+0][size=+0]■ HEC+CMC+LPP总用量占泥浆0.25～3 lb/bbl，其中总用量为0.75～2 lb/bbl较佳。
 ■ HEC+CMC与LPP用量比例为3：1～1：3，其中1：1较佳。
 ■ HEC用量为0.1~1 lb/bbl。
 ■ LPP用量为0.1~1 lb/bbl。
 ■ CMC用量为0.05~0.5 lb/bbl。

（二）方案2
■ 方案1虽然效果很好（其中参考配方A效果最好，但是HEC售价较为昂贵，且易起泡）。对于一些要求不太高的场合，可以选择将CMC、黄原胶、瓜尔胶分别与LPP复配使用，即：
● 【方案2参考配方体系】：LPP/CMC、LPP/黄原胶、LPP/瓜尔胶。

◆ 方案2推荐用量（具体需试验）
 ■ CMC（或黄原胶、瓜尔胶）+LPP总用量占泥浆的0.25～3 lb/bbl，其中0.75～2 lb/bbl较佳。
 ■ CMC（或黄原胶、瓜尔胶）与LPP用量比例为3：1～1：3，其中1：1较佳。

三、产品质量与规格
1、LPP质量指标
        淡至灰黄色粉末或鳞片状，有效含量≥95%。
25Kg/袋。
        贮于室内阴凉通风处，易吸潮，严禁潮湿、暴晒、高温，贮存有效期1年。

2、LPP用法
 用法Ⅰ：先将膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）、LPP、HEC（或其它水溶性高分子，如CMC、黄原胶、瓜尔胶等）在干粉状态下充分搅拌（此时可作为抗盐泥浆材料出售），然后加淡水或盐水并充分搅拌即制得高抗盐泥浆。
 用法Ⅱ：先将LPP、HEC（或其它水溶性高分子）在干粉状态下充分搅拌成混合添加剂干粉；然后：
a) 先将混合添加剂干粉用淡水或盐水充分搅拌，再加入膨润土（或凹凸棒土等其它粘土）干粉；
b) 先用淡水或盐水充分搅拌膨润土（或凹凸棒土等其它粘土），再加入混合添加剂干粉；
c) 先用淡水或盐水分别充分搅拌混合添加剂和膨润土（或凹凸棒土等其它粘土），再将两种溶液混合。
 用法Ⅲ：先将HEC（或其它水溶性高分子）用水充分搅拌，再加入LPP并搅拌分散，最后加入膨润土干粉。

详情参考：

1）http://pan.baidu.com/s/1sjOITZ3

2）http://blog.sina.com.cn/s/blog_13c454bbb0102vl0n.html

3）http://bbs.coatingol.com/forum.php?mod=viewthread&tid=6369&page=1&extra=#pid14031

4）http://china.chemnet.com/trade/detail--14318721.html

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