目前鉆井液常用的包被劑為聚丙烯酰胺類聚合物的相對分子質(zhì)量較大，一般在300 萬以上，容易造成體系粘度的不易控制。深水低溫環(huán)境要求包被劑具有較小的相對分子質(zhì)量，很強的包被能力。利用反相懸浮聚合工藝，采用丙烯酰胺類單體和二甲基氯化銨類單體為原料，在室內(nèi)合成了一種適用于深水水基鉆井液用的低相對分子質(zhì)量包被抑制劑PF-UCAP。室內(nèi)評價結果表明，PF-UCAP的粘均相對分子質(zhì)量≤100 萬，平均粒徑在50 μm 左右，鉆屑滾動回收率高達85 %以上。同時，UCAP對3 %基漿的粘度影響較小，低溫條件下的流變性也較小，可在高固相含量，高密度的泥漿體系中使用。

關鍵詞：深水；包被劑；低相對分子質(zhì)量；合成；評價

包被劑是水基鉆井液中一種應用廣泛且非常重要的有機處理劑，該處理劑主要是靠化學鍵吸附在鉆屑的表面，將其纏繞包裹起來，防止鉆屑與水分子接觸發(fā)生水化分散[1,2]。同時，鉆井液用包被抑制劑還具有降低失水，改善流型和增強體系的潤滑性能等特點。目前常用的包被劑為聚丙烯酰胺類聚合物，如FA367，PLUS，PLH，HP600 等，這些包被劑在泥頁巖，砂巖地層都具有很好的應用效果。但這類物質(zhì)一個共同特點就是相對分子質(zhì)量較大，一般在300 萬以上，甚至更大。

深水作業(yè)由于低溫特點，限制了高相對分子質(zhì)量包被劑的使用。原因是低溫下這類物質(zhì)會使體系的粘度增大，給現(xiàn)場體系流變性的控制帶來一定的困難，也給泥漿泵泵送增加了負擔[3,5]。同時，深水低溫條件下這類物質(zhì)的溶解速率降低，大大降低其對鉆屑的包被能力。因此，在深水作業(yè)中，對包被劑的要求不僅要有較低的相對分子質(zhì)量，同時，還要有很強的包被能力。本文以丙烯酰胺，陽離子單體二甲基氯化銨類為主要原料，利用反相懸浮聚合的工藝合成了一種深水用低相對分子質(zhì)量包被抑制劑PF-UCAP，并對其性能進行了評價。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗原料

合成的主要試劑有：環(huán)己烷（分析純，天津富宇精細化工有限公司）；單體Ⅰ（丙烯酰胺類，分析純，天津科密歐化學試劑有限公司）；單體Ⅱ（二甲基氯化銨類，Aladdin Chemistry Co.Ltd）；過硫酸銨（分析純，上海埃彼化學試劑有限公司）；失水山梨醇單硬脂酸酯（化學純，成都科龍化工試劑廠）；相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑（硫醇類，分析純，成都科龍化工試劑廠）。

1.2 實驗儀器

電子天平（FA2204B，上海菁海儀器有限公司）；四口燒瓶（聯(lián)華玻璃儀器廠）；集熱式磁力加熱攪拌器（DF-101S，金壇市醫(yī)療器械廠）；循環(huán)水真空泵（SHZ-Ⅲ，上海亞榮生化儀器廠）；真空干燥箱（DZF-6020，上海一恒儀器有限公司）；掃描電子顯微鏡（S-4800，日本Hitachi 公司)；OFI900 旋轉黏度計（OFI）；滾子爐。

1.3 PF-UCAP 的合成

（1）在1 000 mL 四口燒瓶中加入600 mL 環(huán)己烷和2.8 g 失水山梨醇單硬脂酸酯，邊攪拌邊加熱使其充分溶解；（2）分別將60 g 單體Ⅰ、18 g 單體Ⅱ以及40 mg相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑加入燒杯中，并用50 mL 蒸餾水完全溶解，即得單體溶液；（3）將配置好的單體溶液慢速滴加到四口燒瓶中，通入氮氣約30 min，并開始加熱升溫。溫度上升到55 ℃左右時停止加熱，再加入840 mg的過硫酸銨溶液；（4）繼續(xù)攪拌，反應為放熱反應，控制溫度在65~70 ℃；（5）待反應完成后，共沸除水，冷卻后將反應產(chǎn)物進行抽濾，烘干即得最終產(chǎn)品。

1.4 基漿的配置

按水：無水碳酸鈉：膨潤土=100：0.2：3 （質(zhì)量分數(shù)），在攪拌情況下先后往水中加入無水碳酸鈉和膨潤土，繼續(xù)攪拌4 h 以上，然后封閉靜置16 h，備用。