聚丙烯酸钾在水基钻井液中的应用

李 成，谢济瑄，宁 波，王 禹

1.江汉油田 采油气工程技术服务中心，湖北 潜江 433100；2.长城钻探工程有限公司 钻井一公司，辽宁 盘锦 124010

水基钻井液中的水分主要为自由水、结合水、吸附水。水基钻井液中以可以自由流动的自由水为主，结合水主要存在于黏土矿物晶体构造中，吸附水主要存在于固相颗粒表面以及溶胀聚合物内[1]。自由水的存在能保证钻井液具有良好的流动性，但是在钻井过程中也会形成黏土水化膨胀、储层污染等不利影响，因此，考虑在钻井液中加入能降低钻井液自由水含量的处理剂，以减少这些不利影响。聚丙烯酸钾是一种适度交联的聚电解质，在水中能解离出K+和带负电的聚合物空间网架结构，空间网架结构内外形成的离子浓度差，并产生渗透压使钻井液中的水分进入空间网架的内部[2-5]。因此，聚丙烯酸钾具有一定的自由水束缚性能，能够降低水基钻井液中自由水含量。钻井液自由水含量的减少，可以提高钻井液的滤失性能、抑制性能、储层保护性能等。聚丙烯酸钾也可以应用于对钻井液抑制性能、滤失性能等要求较高的地层，如泥页岩地层[6-7]。

1 聚丙烯酸钾的基本特性

聚丙烯酸钾是一种适度交联的聚电解质，易溶于水，在水中解离生成与聚合物链相连的阴离子和K+。K+在水中可自由移动，阴离子由于分子链的束缚不能向水中扩散，因此聚丙烯酸钾的主链网络骨架均带有阴离子。负电的相互排斥作用使网络结构发生扩张，而在水中移动的K+由于受主链上负电的吸引、束缚，使得其只能存在于聚丙烯酸钾的网络骨架中，在聚丙烯酸钾的网络骨架内外形成K+浓度差，导致聚合物骨架内外形成渗透压。……