新型聚胺页岩抑制剂SDPA的研制与抑制机理

"新型聚胺页岩水化抑制剂的研制及应用 (2013年)" 在油气井钻井过程中，泥页岩的水化膨胀是导致井壁不稳定和井眼垮塌的主要原因之一。传统的抑制剂往往效果有限，因此研究人员针对这一问题，于2013年开发了一种名为SDPA的新型聚胺页岩抑制剂。SDPA是一种含有胺基和醚键等多功能团的低分子聚合物，其设计和合成基于分子结构的优化。 实验研究表明，SDPA表现出卓越的抑制泥页岩水化的能力，并且这种抑制效果持久，优于市场上的类似产品。通过三次岩屑回收率实验和膨润土造浆实验，证实了SDPA在抑制页岩水化膨胀方面具有显著优势。具体作用机制包括以下几个方面： 1. 吸附机制：SDPA在黏土颗粒表面实现单层吸附，其质子化的铵离子能够替换黏土层间的水化阳离子，从而降低黏土颗粒间的水化斥力，减少膨胀的可能性。 2. 静电引力和氢键作用：SDPA分子与黏土颗粒之间的静电引力和氢键作用协同，有助于排挤黏土颗粒层间的水分子，进一步压缩晶层间距，增强抑制效果。 3. 疏水屏障：SDPA分子中疏水的部分覆盖在黏土颗粒表面，形成疏水屏障，阻止水分子的进一步吸附，从而防止了页岩的水化。 4. 稳定性：SDPA在黏土颗粒表面的吸附稳定性强，不易解吸，使得其能够在较长时间内持续发挥抑制作用。 通过吸附测试、Zeta电位测试、X射线衍射（XRD）、接触角测量以及元素分析等多种科学手段，研究人员深入探究了SDPA的作用原理，为实际应用提供了理论依据。 现场试验结果表明，SDPA作为水基钻井液的一部分，能够显著增强抑制性能，保持井壁稳定，同时易于维护，满足了钻井工程的实际需求。这不仅解决了钻井过程中的技术难题，还降低了使用环保型水基钻井液的成本，有利于环境保护。 SDPA新型聚胺页岩抑制剂的研制成功，对于提高钻井效率，保障井眼稳定性，以及推动绿色钻井技术的发展具有重要意义。其在钻井液配方中的应用，有望成为解决页岩水化问题的一种有效途径。