高阳离子度两性共聚物包覆碳纳米管低黏降滤失剂OA

针对高密度饱和盐水钻井液在220℃超高温条件下流变性、滤失性能及稳定性难调控问题,以碳纳米管(CNT)为刚性载体,基于含氮阳离子和芳香环与CNT之间的阳离子-π与π-π堆积相互作用,研发了一种高阳离子度两性共聚物包覆CNT低黏降滤失剂CNT/ZPE,并以其作为唯一共聚物降滤失剂,配伍现场常用材料,构建出了一套抗温220℃高密度饱和盐水钻井液体系。红外光谱与透射电镜分析结果显示,CNT/ZPE分子结构中含有设计的季铵阳离子、苯环以及磺酸基等结构,高阳离子度两性共聚物成功包覆在了CNT表面。在饱和盐基浆(36%NaCl)与含钙基浆(2%CaCl_(2))中添加3%CNT/ZPE,220℃老化后中压滤失量分别仅为5.4 mL与6.0 mL。1%CNT/ZPE水溶液表观黏度仅5 mPa·s,低于DSP-1、PSP、SO-1等高温深井常用低黏共聚物降滤失剂。构建的饱和盐水钻井液体系的密度在2.0~2.3 g/cm^(3)范围内,经过220℃老化16 h、48 h后,各项流变参数合理,高温高压滤失量可控,可抗0.7%CaCl_(2)污染,能满足实际钻井工程需求。该研究还为研发钻井液用碳纳米管基聚合物复合材料提供了新策略。