聚丙烯酰胺钾盐的主要应用

背景及概述^[1]

钻井液用聚丙烯酰胺钾盐在钻井生产中常用作页岩抑制剂，其中钾含量的高低对于保证该产品具有较强的抑制黏土和钻屑水化分散能力、控制地层造浆、保持良好的防塌效果具有重要意义。因此在产品验收检测前应严格控制钾含量。钾离子含量测定是评价该类产品使用性能的一项重要技术指标，目前测定钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中钾含量的测试使用的是滴定法，该方法是基于滴定度表示法，操作过程涉及移取溶液、滴定、称量等9个步骤，每一步骤的操作均会对最终结果产生影响，因此，有必要对钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中钾含量测定的不确定度进行分析评定。在钻井液化学剂性能的检验工作中，各种参数的数学关系比较复杂，且很难搜集到该方面不确定度的评定先例借鉴，通过对钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中钾含量测定的不确定度评定，对开展检测工作有极大指导意义。。

产品

应用^[2-6]

聚丙烯酰胺钾盐主要用于钻井生产中。

1）制备一种强抑制高封堵双保型钻井液。该钻井液主要由水和以下重量份的组分组成：膨润土2～3份，聚丙烯酰胺钾盐0.3～0.5份，聚阴离子纤维素0.2～0.4份，预糊化淀粉2～3份，乳化石蜡2～3份，封堵剂2～3份，黄原胶0.04～0.06份，pH调节剂0.1～0.3份，加重剂0～2份，岩屑1～2份。本发明提供的强抑制高封堵双保型钻井液，主要由水、聚丙烯酰胺钾盐、聚阴离子纤维素、预糊化淀粉、乳化石蜡、封堵剂、黄原胶、岩屑复配而成，各原料在较低用量下表现出对破碎性泥岩地层良好的抑制性和封堵性，能够有效避免井漏、井塌等事故，提高钻井施工的安全性和成功率。

2）制备用于盐膏层及易塌地层的安全钻井强化防塌钻井液，组分及重量份数构成为：(A)膨润土4~6，(B)水解聚丙烯酰胺钾盐0.3~0.4，(C)甲基聚丙烯酰胺钙盐1~1.2；(D)褐煤树脂1.5~2；(E)磺化褐煤2~3；(F)沥青封堵剂2~4；(G)KCl6~8；(H)CaO0.4；(I)有机硅醇1~1.2；(J)水100，钻井液体系具有优良的流变性、抑制性、封堵造壁性和极强的抗盐膏、抗劣土污染能力；在该类地层的钻进过程中性能稳定，流变性好，抑制能力强，减少了泥浆对环境的污染。

3）制备一种高分子泥浆及其配置系统，所述泥浆包括的高分子浆液中各组分所占重量百分比分别是：膨润土为3%~4%、Na2CO3为6%~10%、水解聚丙烯酰胺PHPA为0.2%~0.25%、聚丙烯酰胺钾盐K-PAM为0.2%~0.3%、阴离子表面活性剂LV-CMC为1%~1.2%、水解聚丙烯腈钾盐KPAN为0.6%~1%，其余为水，其优点是，使整个高分子泥浆的注浆系统操作方便，泥浆的技术指标控制稳定，可使盾构机在掘进施工中能够保证开挖面的稳定、止水以及改善切削土壤的可塑性和流动性，螺旋输送机能够通畅的将土输送出去，保证了整个盾构在施工过程中的安全和施工质量。

4）制备一种高密度固结型堵漏剂，其组成及含量为重量份：碳酸钙10-20；氢氧化钙10-20；氧化铝2-6；油井水泥6-10；铁矿粉40-60；重晶石40-60；磺化单宁SMT3-6；固体聚合醇润滑剂1-5；丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物　80A-51----0.2-1；聚丙烯酰胺钾盐K-PAM-0.2-1；生物聚合物XC-0.1-0.4。配制方法：上述物质按其组份及含量依次加入反应釜中，在常压、50-65℃条件下搅拌混和5-6小时，然后加入干燥器中，待其干燥后，粉碎成0.01-0.3mm的固体粉末制品。本发明能加重到很高的密度，具有很好的流动性，具有一定的凝固性，封堵能力强，无毒无污染，原料来源广泛，工艺科学简单、施工安全，广泛在石油、地质钻探工艺中应用，特别适应在高压漏失地层中应用。

5）制备一种隧道挖掘防塌浆液，其特征在于：所述隧道挖掘防塌浆液包含不分散聚合物液，其包括以下组分，且各组分重量百分比分别为：膨润土为1.5-2%、水解聚丙烯酰胺PHPA为0.1-0.2%、纯碱Na2Co3为3%-7%、聚丙烯酰胺钾盐K-PAM为0.1-0.2%、阴离子表面活性剂CMC-LV为0.5%-0.6%、水解聚丙烯腈钾盐KPAN为0.3-0.5%，其余为水。本发明的优点：固相含量低，且亚微米粒子所占比例也低，可选择性絮凝和抑制岩屑分散，可显著提高挖掘速度；具有良好的流变性，提供较高的动切力，具有较低的塑性浓度；稳定隧道壁的能力强，挖掘直径规则；可有效地抑制岩石的吸水分散作用；可防止隧道渗漏的发生；挖掘成本低，缩短了挖掘周期。

测定^[1]

（1）钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中钾含量测量主要不确定分量为：重复性、滴定度T、试样消耗十六烷基三甲基溴化铵体积，其中最主要的是重复性。（2）重复性、滴定度T、试样消耗十六烷基三甲基溴化铵体积，这几项主要分量的测定过程，都涉及到移液管和滴定操作，所以通过评定使检验员了解到移液管操作和滴定操作的准确性是影响检验数据的主要因素。（3）此项研究的意义在于实际工作中可以有针对性的控制影响不确定度的主要分量，确保检验数据的的准确性。

主要参考资料

[1] 钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中钾含量测定的不确定度评定

[2] CN201711181096.6一种强抑制高封堵双保型钻井液及其制备方法、钻井组合物

[3] CN200510085298.1一种强化防塌钻井液

[4] CN200810036118.4一种高分子泥浆及其配置系统

[5] CN201310748061.1高密度固结型堵漏剂

[6] CN201811596752.3一种隧道挖掘防塌浆