超支化聚合物HP-NH2的合成及防塌机理研究

井壁稳定是当前水基钻井液钻深层页岩气的技术难点.以二乙烯三胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为原料,通过迈克尔加成反应合成了超支化聚合物HP-NH2.采用红外光谱法、液相色谱-质谱联用法、凝胶色谱法、粒度分析法和热失重分析法表征了HP-NH2的结构和特征.研究发现,HP-NH2的数均分子量为3371 g/mol,多分散指数为2.7,分子量分布较宽,粒径280～1900 nm,抗温能力达到280℃.通过线性膨胀实验、回收率实验、泥饼分散实验和"人造泥饼"法分析了HP-NH2作为防塌剂的防塌性能.研究表明,随着HP-NH2浓度的增加,膨润土的线性膨胀率逐渐降低(最低为19.11％),岩屑的滚动回收率逐渐升高(最高为75.18％),人造泥饼的渗透率逐渐下降.小分子HP-NH2能够插入蒙脱石的晶层间,交换出层间易水化的阳离子,拉紧基底间距,抑制蒙脱石的水化分散;大分子HP-NH2能有效封堵泥饼的微纳米孔缝,起到一剂多用的功效.因此,HP-NH2可作为一种潜在的一剂多用防塌剂应用于水基钻井液体系.