Hi，您好，欢迎来到中北化工，这里有聚丙烯酰胺（PAM）、阳离子聚丙烯酰胺,阴离子聚丙烯酰胺！

本文对聚丙烯酰胺的不同运用浓度及护壁效果，聚丙烯酰胺泥浆中添加润滑剂的效果，及水解对聚丙烯酰胺护孔的影响等方面作了评论，供参阅。

1、聚丙烯酰胺的不同运用浓度及护壁效果

据有关材料介绍：聚丙烯酰胺的用量一般为2/10000-10/10000（即浓度为200-1000ppm）。咱们的实践也证明：聚丙烯酰胺在较低浓度时，如（70-120ppm）就具有必定的防塌护孔才干。浓度愈高，防塌护孔效果愈好，泥浆自身安稳和润滑性也愈好。

聚丙烯酰胺这种高分子有机聚合物，冶金选矿上称其为三号絮凝剂，首要运用PAM发生絮凝的特性。石油和地质勘探部分引入运用，往往也只强调其絮凝效果。咱们认为具有必定水解度得HPAM在较低浓度（400ppm以下）时，首要以絮凝为主，一起在必定条件下也有安稳加进那个功用和孔壁的效果。当HPAM浓度在500ppm以上时，首要以安稳效果为主，絮凝效果为辅。

在珠砂红矿区，咱们操控HPAM浓度在70-100ppm，观察到在运用的乐平造浆粘土中，絮凝部分占多数，泥浆中保留了较少数的造浆粘土，但仍获得较好的护壁效果。如ZK855孔，受断层揉捏破碎带影响，先后灌水泥四次未起效果，垮渣严峻，无法钻进。运用低浓度HPAM泥浆后，在上中部严峻超径情况下，处理下部烧钻和掉测斜街头的事端，时刻长达二十天之久，尽管反钻杆两次，但孔壁仍安然无恙。这种一般粘土（非膨润土）制造的低浓度PAM泥浆，在断层结构构成的破碎带中，之所以能起到护壁效果，是与HPAM能起必定的安稳效果分不开的。泥浆中的HPAM，一部分消耗于粘土和岩屑的絮凝集沉，另一部分则保留在泥浆滤液中。尽管浓度较低，但其不只效果于粘土颗粒外表，而且和粘土颗粒一起组成了一道透水性差的阻隔区，从而坚持孔壁有较长时刻的安稳性。低浓度PAM泥浆，因为滤液中HPAM浓度较低，因而在孔壁构成的维护膜强度和隔水性较差。当其用于具有必定胶结性，而水敏性并不很强的地层时，护壁效果较好。关于胶结极懈怠、且又具水敏性的地层，这样低的浓度不能有用的维护护壁。冷水坑CK13204-1*孔，片岩加水敏性破碎地层，运用低浓度HPAM泥浆，没有获得预期效果就是一个实例。该孔泥浆中HPAM浓度只需70ppm左右，孔内仍旧垮塌崩塌。咱们在CK13204-2*孔壁施工中，留意研讨了这个问题。在室内做了一般粘土PAM泥浆功用及HPAM防塌浸泡实验。分别见表一、表二。

表1泥浆配方及功用方针

表2HPAM防塌浸泡实验

注：实验岩矿样，经损坏过80目筛，压制成φ10 、15毫米岩柱，烘干备用。

依据室内实验，在现场施工中，在其它处理剂底子不变的情况下，咱们针对地层及孔内情况对泥浆中HPAM的浓度作了三次调整。

在泥浆中，水解聚丙烯酰胺（HPAM）长分子链上的吸附基（-CONH₂）以氢键吸附的办法吸附于粘土颗粒上。

当PAM浓度必守时，添加粘土用量，发现粘土絮凝和聚沉现象很显着。这是因为过多的粘土被高聚物吸附-桥联所造成的。一般粘土配浆时，在加大粘土用量的情况下，往往呈现粘土用量和泥浆比重不成份额现象。有时，尽管搅拌机中新浆在搅拌时坚持了较多粘土，但经一段时同的循环后，泥浆中粘土量便显着下降。泥浆中的粘土颗粒绝大部分呈絮凝态聚沉或半悬浮于循环槽或堆积箱内。和一般铁铬盐处理的细松懈泥浆不同，这种泥浆中粘土含量有一种自然下降的趋势。PAM泥浆实践上有坚持低固相的趋势。至于在粘土质地层钻进时，这种情况是否也相同，没有实践。因而，当PAM浓度必守时，添加粘土用量，并不能前进PAM泥浆的护孔效果，而只需前进PAM浓度，其护孔效果才干增强。

2、聚丙烯酰胺泥浆中添加润滑剂的效果

聚丙烯酰胺与皂化油类润滑剂一起处理泥浆，不只可以添加泥浆的润滑性、减少活动摩擦阻力，而且有利于安稳孔壁。

现场将皂化油加量由0.3%前进到0.5%时，钻具转速可由4前进到6速。有人曾忧虑，在泥浆中参加皂化油会引起孔壁不安稳。咱们实验和分析了这种情况。泥浆中添加皂化油后，实测泥浆失水量有所下降。如HPAM加量为20ppm的PAM泥浆，粘土4-5%，纯碱0.3%时，泥浆首要功用方针：粘度为26秒，比重为1.04克/厘米2，失水量为8.5毫升/30分钟；当添加0.3%皂化油后，失水量则降至5-6毫升/30分钟。实验中，不论皂化油加量多少（从0.3%-3%），孔内均未呈现崩塌掉块和垮渣现象。皂化油在泥浆中，不只参加了孔壁泥皮的组成，泥并中的粘土、岩粉与皂化油中油类及外表活性物质的增水基和矿产油类分子，一且吸附在孔壁上便适当于一层隔水套管，阻遏水份向孔壁渗透。因而能前进护壁效果。随皂化油类润滑剂加量増多，这种效果也愈显着。

运用聚丙烯酰胺低固相泥浆，当其HPAM加量在200ppm以上时，即使不加皂化油类润滑剂，孔深600米左右仍可开高转数（870-1090转/分）。这除了与粘土的性质与加量、PAM的运用浓度等有关外，首要还取决于PAM自身的润滑性。实测PAM的相对摩擦系数，当皂化油为5-6时，PAM为7-8，这首要与其水解后生成的羧基有关。有的材料介绍PAM碳链间有一个108°29'的夹角，每个链可以安闲滚动，具有和婉性。而且参加聚合物PAM后的流体，因为PAM大分子在活动进程中的取向效果，使其长链顺活动方向扩展，可以下降活动阻力，因而也使PAM具有必定的润滑性。

研讨泥浆的润滑性，减小钻具与孔壁的摩擦系数，不只是一个润滑问题，实践上关系到孔壁的安稳性。当着钻具和孔壁之间存在着一层具有缓冲性的润滑膜时，钻具与孔壁之间摩擦阻力下降的一起，钻具的振荡和对孔壁的冲击减小；加上PAM大分子的取向效果和活动特性，改进了冲刷液流型，减小了液流对孔壁的冲刷损坏效果。这些都有利于孔壁的安稳。

3、PAM泥浆中护胶剂的效果

尽管PAM在泥浆中具有必定的安稳泥浆功用的效果，但在制造泥浆时，若不参加必定量的安稳剂（泥浆术语中又常称护胶剂。如CMC、HPAN等），泥浆还具有絮凝和聚结的趋势，这是由PAM的絮凝特性所决议。PAM浓度在絮凝浓度规划时，这方面比较突出。咱们作过一些小型实验：在制造PAM泥浆时，先加水后加土（非膨润土或膨润土）再加纯碱，搅匀后参加水解度35%的聚丙烯酰胺，皆会呈现絮凝现象。此后再补加CMC等安稳剂或添加纯碱等松懈剂，均不易使絮凝物再松懈。

假使改动添加顺序，即在粘土水化松懈后，便参加护胶剂CMC等，以安稳泥浆胶体，之后再加HPAM进一步改进和安稳泥浆功用，则可前进PAM泥浆的护孔效果。

制造PAM泥浆的进程，可分为下述三步：

粘土的子水化处理。此刻，较大的粘土颗粒参加到开动搅拌机中，不断地被机械打散。纯碱的参加，一方面加快这个进程，另一方面因为Na+（钠离子）与Ca++（钙离子）的沟通吸附，使造浆粘土颗粒高度松懈，构成安稳的双电层。

第二步，当粘土颗粒被松懈到溶胶-悬浮体的程度时，参加护胶剂CMC等，粘土胶粒吸附CMC等降失水剂（或护胶剂）使之围住粘土胶粒，既坚持恰当巨细的颗粒分布，而又不易聚结沉降。

第三步则是参加絮凝剂HPAM。HPAM的参加，使非胶粒、即颗粒粗重的部分被吸附-架桥而絮沉；而被护胶剂维护的造浆粘土则仍处于松懈状态，并被絮凝剂吸附绕结但不桥联，而安稳的悬浮在泥浆中，成为一种粘度较高的溶胶-悬浮体，表现为不絮凝集沉。

在出产实验中，不加护胶剂所引起的泥浆功用改变是适当显着的。如用膨润土粉制造PAM泥浆，虽经予水化处理，抢先参加HPAM（水解度30%左右）时，仍会呈现肉冻似的絮凝物。在用一般粘土造浆而缺少护胶剂的现场，孔内随之呈现的崩塌掉块很显着。补加护胶剂处理的泥浆后，泥浆的护壁功用即有好转。开始实验运用水解聚丙烯酰胺（HPAM）效果要比CMC好。

4、水解对聚丙烯酰胺护孔的影响

聚丙烯酰胺在碱性环境下，可在高温（90/100°C）和常温下水解，以成为具有絮凝效果的水解聚丙烯酰胺，这两种办法们在室内和现场都进行过。水解配比是：

高温水解（7%）PAM：NaOH：H2O=10：0.13：60（公斤）

常温水解（7%）PAM： NaOH： NaCO3：H2O=10：1：1：60（公斤）

高温水解时刻在一个半小时以上、常温水解在二个半小时左右时，其水解度经用规范盐酸滴定均可达30%以上。但因其加碱量不同、水解温度和搅拌时刻不同，水解产品在护孔效果上有差异。高温水解的PAM，其液相粘度较低，现场搅拌又不充沛，因而用量较多，护孔效果较差。常温水解，咱们也做过只用烧碱和既用烧碱又用纯碱水解的对比试用，观察到常温水解时，水解物粘度较高，其间又以既加烧碱而又加纯碱的HPAM处理泥浆效果为好。为避免搅浆时因加碱量过多而引起双电层揉捏导致泥浆不安稳的现象，咱们在现场常将常温水解时用碱量得配比下降到原用量的60%左右，即

（7%）PAM： NaoH： NaCO3：H2O=50：3：2：300（公斤）

使PAM干量与碱的份额近于1：1。这样水解后的HPAM作泥浆处理剂时，用量较少就能制造出润滑性、安稳性、护壁性较好的泥浆。

PAM水解时，在水中发生水化效果而构成具有很大粘性的胶体。碱性环境可以加快这种进程。PAM归于胶凝剂类，因而也具有胶凝剂的两个效果：一是使组分粘合构成全体，二是构成一层胶凝剂维护膜与水离隔。PAM在泥浆的造壁进程中，使粘上颗粒彼此粘合，其自身又以吸附基吸附于孔壁岩层外表构成一层胶凝剂维护膜，组合成一个维护层的全体，这个全体具有隔水效果，阻遏泥浆中的安闲水与孔壁接触。PAM浓度越高，胶凝剂成膜性越好，隔水效果就越强。在这种效果下，孔壁岩层外表与水接触的机遇大大减少，而且因为泥浆液相粘度的添加，不只阻遏了粘土胶粒聚结，就是对水分子来讲对其向孔壁岩层移动无疑也是一个障碍。这就阻遏和抑制了水敏性岩层水化胀大与松懈，避免掉块和垮渣。因而，泥浆趋于安稳，而且对孔壁亦有较好的维护效果。

5、聚丙烯酰胺泥浆护孔机理总结

综上所述，我认为聚丙烯酰胺泥浆的护壁效果，与PAM用量、PAM自身的性质及其它添加剂相得益彰。是PAM、粘土和护胶剂等“多为一体”一起效果的效果。当PAM浓度在400ppm以上时，护孔效果较显着。

对一般水敏性造浆地层，发起用高浓度PAM泥浆。此刻再松懈安稳效果是首要的，而絮凝效果则为非有必要的。松懈安稳效果对抑制孔壁岩层崩塌和垮渣有利。