驱油剂论文1.docx
《驱油剂论文1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《驱油剂论文1.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
驱油剂论文1
抗温耐盐型改性木质素钻井液降粘剂的合成与性能评价研究
摘要
近年来我国的油田勘探开发不断发展深入，逐渐由对浅层地层、简单地层的勘探开发向深层地层、复杂地层发展。
在钻井过程中，随着钻井深度的增加，井筒内温度显著升高，超过200℃深井、超深井越来越多，钻井液在使用过程中，温度的升高、盐侵、钙侵等均会导致钻井液粘度和切力增加，流变性能变差。
因此，常使用降粘剂来降低粘度和切力，使其具有适宜的流变性以满足钻井工程的需要[1]。
天然高分子降粘剂由于成本低被大量使用，但其仅适用于较低温度或降低盐含量的钻井工程中，为了改善其性能，本课题采用接枝共聚改性传统木质素磺酸盐，制备一种适应复杂井的抗温耐盐型降粘剂，考察单因素对降粘性能的影响，确定最佳合成方案，并对其降粘性能，抗温耐盐性能进行评价。
通过室内试验对比分析，最后确定试验最佳反应条件为ES：
AM：
衣康酸=2：
3：
2，木质素磺酸钙的用量为单体质量的15%，反应温度为70℃，引发剂的加量为1%，单体浓度15%,反应时间为2h。
关键词：
降粘剂,木质素,接枝共聚
ABSTRACT
目录
摘要I
ABSTRACTII
1绪论１
1.1木质素的分子结构１
1.2接枝共聚１
1.3木质素磺酸盐的改性２
1.3.1木质素磺酸盐的物化性质２
1.3.2木质素磺酸盐改性方法的研究２
1.3.3木质素磺酸盐在石油工业上的应用４
1.4国内外钻井液降粘剂的研究现状４
1.4.1国内研究现状４
1.4.2国外研究现状５
1.5钻井液降粘剂作用机理６
1.5.1分散型钻井液降粘剂的作用机理６
1.5.2聚合物钻井液降粘剂的作用机理６
1.6聚合物与粘土的作用６
1.6.1离子交换作用６
1.6.2物理吸附也称为范德华吸附６
1.6.3化学吸附的本质是化学反应７
1.7高温对粘土的作用７
1.7.1高温分散７
1.7.2高温聚结８
1.7.3高温钝化８
1.8高温对降粘剂的作用９
1.8.1高温降解９
1.8.2高温交联９
1.8.3高温解吸９
1.8.4高温去水化９
1.9对抗高温抗盐降粘剂的一般要求１０
1.10课题的研究方向１０
2降粘剂的合成１１
2.1实验反应方程式１１
2.2实验药品及实验仪器１１
2.3实验仪器１２
2.4合成方法１２
2.5实验过程简图１３
3性能评价１４
3.1单体配比的确定１４
3.2木质素磺酸钙加量的确定１４
3.3引发剂（过硫酸钾）加量的确定１５
3.4单体浓度的确定１６
3.5反应温度的确定１７
3.6反应时间的确定１７
4合成目标共聚物的应用测试１９
4.1基浆的配制１９
4.2性能测试１９
4.3目标共聚物的降粘效果２０
4.3.1淡水基浆中的降粘效果２０
4.3.2抗盐性能评价２１
4.3.3抗钙性能评价２２
4.3.4抗温性能评价２３
5小结２５
致谢２６
参考文献２７
1绪论
木质素是一种广泛存在于树木及禾本科植物体中的芳香族高分子化合物，约占植物体重量的20%-30%，是地球上第二丰富的天然有机物资源，其总量仅次于纤维素[2]。
工业木质素主要来源于造纸制浆废液，产量巨大，价格低廉，但是利用率很低。
我国是造纸大国，每年都要产生数千万吨制浆废液，其中只有约6%的木质素被提取利用，大部分被焚烧或直接排入江河湖海，不仅浪费了资源，还严重污染了环境[3,4]。
因此，无论是从资源的循环利用还是环保的角度来说，木质素的开发利用都具有重要的现实和战略意义，符合可持续发展的要求。
1.1木质素的分子结构
木质素的分子结构十分复杂，主要是由苯基丙烷类结构单元通过C-C键和醚键连接而成。
苯基丙烷类结构单元包含三种类型:
愈创木基丙烷单元、紫丁香基丙烷单元和对苯羟基丙烷单元[5]。
如图1-1由于木质素分子中含有芳香基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、羰基等官能团[6]具有较好的反应活性，可以进行多种化学反应，改变其分子量大小，溶解性，亲水亲油性等。
常见的改性方法有缩合、氧化、酰化、磺甲基化反应、接枝共聚、羟烷基化、烷氧基化，烷基化等。
通过改性反应，可以提高木质素的应用性能，拓宽木质素的应用范围。
图1-1
1.2接枝共聚
木质素的酚羟基能与环氧烷烃或氯乙醇反应，产物具有较高的胶合强度和优良的耐水煮沸性能。
木质素与烯类单体在催化剂作用下发生接枝共聚反应，也是木质素的重要化学性质。
己经研究了木质素或木素磺酸盐与丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈的接枝共聚反应[7]。
其中研究最多的就是木质素与丙烯酰胺的共聚，原因是丙烯酰胺的活性较强，常用的引发剂包括:
H202-Fe、过硫酸盐、高锰酸钾等。
1.3木质素磺酸盐的改性
1.3.1木质素磺酸盐的物化性质
（1）良好的可溶性
木质素磺酸盐无论在热水或冷水中其溶解性能很好，所以配用十分方便。
（2）鳌合作用
易与重金属离子产生鳌合作用，生成木质素的金属鳌合物，从而具有新的特性。
如木质素磺酸盐与铁离子、铬离子的鳌合可制备钻井液用降粘剂。
（3）起泡性能
木质素磺酸盐的起泡性能与一般的高分子表面活性剂相似，具有起泡能力较小，但泡沫稳定性较好的特点。
（4）表面活性
木质素磺酸盐分子上亲水基团较多，又无线性的烷链，故其油溶性很弱，亲水性很强，疏水骨架呈球型，不能像一般的低分子表面活性剂那样具有整齐的相界面排列状态，因此木质素磺酸盐对表面张力的抑制作用不大，也不会构成胶束。
（5）表面张力较大
木质素磺酸盐与其它表面活性剂相比其表面张力较大，木质素磺酸盐粘合性能较好与其表面张力大有一定影响，如液体物质其表面张力大，则其胶粘性能也较高。
将少量木质素磺酸盐加到粘性浆液中，可以降低粘度;加到较稀的悬浮液中使颗粒的沉降速度降低。
1.3.2木质素磺酸盐改性方法的研究
（1）物理法
a）分离提纯法
超滤法是按物质分子量大小范围进行分离、浓缩和提纯的一种膜分离技术。
华南理工大学发现木质素磺酸盐经超滤得到的不同级分，由于分子量、空间构型及关键性官能团的含量都存在差异，表面物化性能有明显区别[8]。
b）复配改性法
木质素磺酸盐与很多表面活性剂之间有协同增效作用，复配使用可代替部分其它添加剂。
但是复配改性不能改变木质素磺酸盐的亲水、亲油基团和表面活性，并且复配添加剂中的木质素磺酸盐所占比例较小因此许多研究者对木质素进行化学改性制的分散剂复配，己经制得性能较好、水煤浆加压气化装置上使用[9]。
（2）化学法
a）聚合法
木质素的聚合反应能改变其结构、使用的复配物价格又比较高，缺乏市场竞争力，南京大学把经过化学改性过的木质素与自行研成本低的水煤浆分散剂，并且在我国目前最大的提高分子量及调整分子量分布，从而改变表面物化性能。
木质素可以在两个位置发生聚合反应:
一是木质素的游离酚羟基，能与双官能团化合物发生交联反应，但需要昂贵的交联剂如环氧化物、卤化物，此外由于被封闭了酚羟基，木质素的水溶性和活性都有所降低二是非酚轻基位置，能发生缩合反应，只需要简单的化学药剂，在适宜的条件下可得到水溶性好、分子量又高的木质素改性产品。
这类反应可以在酸性、碱性条件下发生。
如在酸性条件下木质素磺酸盐与甲醛的缩和反应，可提高木质素磺酸盐的分散性能[10]。
b）氧化法
木质素磺酸盐具有较强的还原性，可与许多氧化剂发生化学反应。
氧化改性也能改变木质素的结构，使木质素磺酸盐发生降解反应，低分子化或缩合反应，分子量增大。
氧化改性还能增加木质素磺酸盐的淡基和梭基含量。
c）胺化改性
胺化改性木质素时，是通过游离基型接枝反应在其大分子结构中引进活性伯胺、仲胺或叔胺基团，它们以醚键接枝到木质素分子上。
Mannich反应是指胺类化合物与醛类和含有活泼氢原子的化合物进行缩合时，活泼氢原子被胺甲基取代的反应。
木质素磺酸盐分子中游离的醛基、酮基、磺酸基附近的氢比较活泼，可以进行Mannich反应。
木质素进行Mannich反应时，其苯环上酚轻基的邻位和对位以及侧链上的淡基的。
位上的氢原子较活泼，容易与醛和胺发生反应，从而生成木素胺。
Matsushita等均守木素磺酸盐酚化处理后再与二甲胺和甲醛进行Mannich反应。
反应产物经气液相色谱定量分析表明，轻丙基木质素较愈创基木质素具有更强的反应活性。
d）酚化改性
亚硫酸盐制浆过程中产生的大量木素磺酸盐，其利用率极低，而通过木质素磺酸盐的酚化改性可提高其酚轻基含量。
由于酚轻基体积小，活性大，从而可有效地提高木质素磺酸盐的反应活性。
木质素磺酸盐的酚化主要采用甲酚一硫酸法，该反应属于选择性酚化反应，在木质素苯环的汁碳原子上引入酚基，使木质素结构及反应的复杂性得到简化。
赵斌元等研究了间甲酚一硫酸法改性木质素磺酸钠的改性工艺及效果，并得出木质素的磺酸基被间甲酚完全取代，甲氧基几乎全部断裂，主链上的醚键亦有部分断裂，酚化改性反应显示，酚轻基含量提高了约2倍。
e）环氧化改性
木质素与环氧丙烷在有催化剂存在的条件下加热可以直接反应得到环氧化木质素。
木质素磺酸与环氧氯丙烷发生环氧化反应的过程中，造成酚轻基含量降低的同时烷基醚键的含量增加，而磺酸基团被酚环取代。
f）接枝共聚法
木质素磺酸盐分子的苯环结构具有较强的反应活性，能够发生自由基反应，在过氧化物和氧化还原催化下或射线照射条件下可以与丙烯酸、丙烯酰胺和玻拍酰酐[11]等单体发生接枝共聚反应。
研究木质素与乙烯基单体接枝合成，可采用化学方法、辐射化学法、电化学方法等多种方法[12]。
接枝合成多属于在水溶性引发剂作用下的自由基反应。
1.3.3木质素磺酸盐在石油工业上的应用
木质素在石油工业上的应用情况鉴于木质素磺酸盐的独特分子结构和表面物化性能，其应用范围极其广泛，涉及到工业、农业各个方面的很多领域。
木质素油田化学品在石油工业中应用的主要方面是:
（1）钻井液、完井液和固井液及其处理剂;
（2）酸化液、压裂液及其处理剂;
（3）注入水和污水处理剂;
（4）堵水剂和调剖剂技术;
（5）三次采油化学剂及其有关技术;
（6）油气集输化学剂及其应用技术;
（7）钻、采、输过程中的缓蚀剂及防腐蚀技术;
（8）油层保护的化学防治技术。
1.4国内外钻井液降粘剂的研究现状
降粘剂是能够降低钻井液的粘度和切力、调节钻井液流变性能的化学剂。
它作为石油钻井过程中一类重要的化学添加剂，对调节钻井液流变性、维护钻井液性能、保护油气层有很重要的作用。
虽然固相控制系统能去除钻井液中的有害固相，能有效调节钻井液流变性、降低降粘剂的用量，但在现场的固控设备不理想，降粘剂的作用是十分重要。
1.4.1国内研究现状
国内在20世纪70年代，研制出一系列耐高温钻井液降粘剂，主要是一些天然材料的磺化产品。
例如:
SMT（磺化丹宁）、SMK（磺化拷胶）、FCLS（铁铬木质素磺酸盐）等。
接着相关研究人员依据比较成熟的磺化类处理剂的合成路线和作用机理，研制出一批改性天然高分子用作耐高温钻井液降粘剂，例如:
磺化木质素类、木质素络合物PFC,MBGM-1,XG-1等。
80年代，典型的耐温钻井液降粘剂是丙烯酸类多元共聚物[13]，这类线型高分子聚合物，其主链结构及侧基与主链的键结构均为热稳定性较强C-C结构，这保证了其耐温性能。
90年代以来，AMPS是研究热点，因其具有良好的聚合能力和耐温性能，研究人员研制出一系列AMPS共聚物用作耐高温钻井液降粘剂，且有些新产品降粘效果优异，耐温性能显著。
例如，王中华等先后以AMPS与丙烯酰胺、丙烯酸等烯类单体共聚，合成出多种耐温耐盐钻井液降粘剂，其中某些产品己得到现场认可。
另外其它烯类单体的共聚物作为降粘剂使用的产品也有出现。
还有，研发出的有机硅氟降粘剂等系列产品[14,15]是良好的耐高温降粘剂，如SF180,SF260等产品在辽河、胜利和大庆等各大油田均有应用，并有一定的成果。
进入21世纪以来，在己经比较成熟的降粘剂设计思路上，尝试了更多的烯类单体，特别是两性类降粘剂，因为其独特的性能而研究的报道也较多。
综上可知，早期国内应用较多的耐高温的钻井液降粘剂为改性天然类产品，后来人工合成类产品新兴，并取得了一定的成果，但能够耐220℃以上的水基钻井液用的降粘剂还是较少，有必要深入研究和开发。
1.4.2国外研究现状
国外深井、超深井钻井工程开发相对较早，而且相关的钻井液降粘剂研究开发也较成熟。
20世纪60年代，代表是铁铬盐降粘剂，耐150℃到170℃，有一定的耐盐、耐钙性能，70年代，代表是磺化类降粘剂，如磺化丹宁、磺化褐煤以及其缩合、复合物和接枝物等，耐温180℃到200℃,在80、90年代，代表有CDP或TSD、SSMA或Mil-Tem等抗温、抗盐降粘剂[16,17]。
应用的有Thermal-Thin、木质素磺酸盐等耐高温降粘剂。
进入21世纪以来国外研制出一系列抗高温抗盐的钻井液体系，涉及的降粘剂多为人工合成类。
降粘剂的种类主要是以木质素、合成聚合物、纤维素、腐植酸、单宁等为原料。
目前，国外研究人员在钻井液降粘剂研究方面开展了大量工作，主要成果有:
（1）丙烯酸一羟丙基丙烯酸酯树脂聚合物
R.B.Steve和W.H.Lany[18]用丙烯酸、经丙基丙烯酸酯树脂合成了分子量介于5000到10000间的聚合物降粘剂。
和木质素磺酸盐混合使用，耐温达220℃，若引入如羟乙基化苯酚聚氧化乙烯类表面活性剂，能进一步提高钻井液的耐高温性能。
（2）DMP解絮凝剂
是一种黑色素衍生物，抗温达204℃，在二价阳离子含量高的钻井液中仍能发挥降粘作用。
范德华粘度测试结果表明几，当温度为121℃时钻井液快速絮凝，177℃时凝胶化。
添加DMP的钻井液粘度在96℃-149℃间降低，149℃-177℃间不变，温度达232℃时钻井液粘度下降36，冷却至室温粘度保持不变。
（3）Thermal-Thin
Thermal-Thin是Barod公司研发的一种耐温达200℃以上的聚合物降粘剂，在低固相含量的淡水基浆中效果显著，适用于各种分散型钻井液，与FCLS复合使用效果更佳，配伍性很好，抗盐抗钙污染能力强。
（4）耐高温丙烯酸盐-磺酸盐酞胺聚合物
J.J.Dikerl等成功研制的丙烯酸盐-磺酸盐酞胺聚合物，抗温可达220℃，并能起到降低滤失量的效果，适用的水基钻井液pH值在8-11.5之间。
（5）HTHP聚合物解絮凝剂
HTHP是淡水基浆用马来酸配、磺酸盐乙烯基甲苯聚合物和马来酸酐、苯乙烯磺酸盐聚合物降粘剂，可以抗304℃的高温[19]。
它与聚合物降滤失剂复配使用，不仅能降低钻井粘度，还能降低滤失量，可成功地应用于复杂的生产井。
（6）降粘剂PVP
M-I公司成功研制了聚乙烯基吡咯烷酮NVP，耐温180℃，该聚合物是离子型、非离子型聚合物的混合物，对钻井液有很好的剪切稀释性。
1.5钻井液降粘剂作用机理
钻井液降粘剂是指能解除钻井液稠化的添加剂。
塑性粘度和动切力是钻井液流变性的两个重要参数。
钻井液降粘剂的种类很多，根据其作用机理的不同可分为分散型钻井液降粘剂和聚合物型钻井液降粘剂。
1.5.1分散型钻井液降粘剂的作用机理
粘土颗粒间形成的空间网状结构是导致分散型钻井液稠化的根本原因。
一方面降粘剂通过吸附在粘土颗粒表面拆散这种结构，从而降低钻井液体系的粘度;另一方面吸附的降粘剂提高粘土颗粒负电性，颗粒间的静电斥力增大，达到降劲的目的。
1.5.2聚合物钻井液降粘剂的作用机理
聚合物钻井液的稠化主要是聚合物分子与粘土颗粒的相互作用及聚合物分子之间的相互作用形成的空间网状结构引起的。
降粘剂通过降低聚合物和粘土颗粒之间的相互作用，以及自身的相互作用，拆散网状结构，从而降低钻井液的粘度和切力。
1.6聚合物与粘土的作用
聚合物处理剂首先吸附在粘土颗粒表面上，再发挥其各自的作用。
搞清楚吸附原理是研究聚合物与粘土相互作用的前提，它是稳定粘土分散体系的首要条件。
聚合物和粘土颗粒之间的吸附有多种形式，主要取决于粘土表面带电性、聚合物的种类及结构、介质pH值、离子强度。
根据引起吸附原因的不同可以分为离子交换性吸附、化学吸附、物理吸附三类。
1.6.1离子交换作用
由粘土的结构可知，由于晶格取代在粘土矿物的晶层间游离着大量的阳离子，如离子、钙离子等，这些阳离子能够与吸附在粘土矿物表面的离子发生交换。
所以对于阳离子型聚合物可以通过阳离子交换作用，进入到粘土晶层之间，从而增大粘土的晶层间距。
1.6.2物理吸附也称为范德华吸附
物理吸附是由聚合物和粘土颗粒之间的分子间力产生的吸附，由氢键产生的吸附也属于物理吸附。
这种吸附是可逆的，在一定温度、浓度条件下吸附速度和解析速度呈动态平衡。
由于粘土颗粒表面具有表面能所以很容易发生物理吸附。
水溶液中粘土分散性越高，露在外面的分子数量就越多，比表面积也就越大，因此粘土表面能越大吸附现象就越明显。
1.6.3化学吸附的本质是化学反应
化学吸附是聚合物和粘土通过化学键产生的吸附，因此发生化学吸附需有一定的活化能。
阴离子型聚合物在粘土矿物表面上的吸附有两种形式，一种是阴离子基团通过静电引力而吸附在粘土矿物的表面，另一种在中性介质中阳离子和聚合物链上的阴离子通过离子键结合，使聚合物吸附在粘土表面。
按照不同的吸附作用机理，聚合物在粘土矿物表面的吸附可分为:
氢键作用、离子偶极作用、熵驱动、配体交换、疏水缔合作用等。
在一个体系中，聚合物和粘土之间不只存在一种吸附方式，通常是各种吸附作用同时存在。
1.7高温对粘土的作用
高温对钻井液中粘土颗粒的作用直接影响钻井液流变性的变化，它不仅导致组分的变化，还常常引起各组分间的物理化学、化学作用[20]。
其中高温对处理剂的作用是关键，而对钻井液中粘土的影响是基础。
包括粘土的高温分散，高温聚结，粘土颗粒的高温钝化。
1.7.1高温分散
粘土颗粒的高温分散作用是指，钻井液中的粘土粒子，特别是膨润均在高温条件下自动分散的现象。
实践证明，高温导致钻井液中粘土颗粒的分散度、粒子密度、比表面积都增大，钻井液表观粘度、切力也随之增大。
同时还发现越容易水化的矿物粘土其高温分散能力就越强，即Na膨润士>Ca膨润土>高岭士>海泡石。
高温分散的本质是水化分散，也就是说高温分散现象只存在于水基钻井液中，不会出现在油基钻井液中，高温必然会加剧粘土的水化分散[21]。
对于高温深井水基钻井液（当膨润土的含量在容量限以内，高温分散会引起钻井液的稠化。
高温分散程度大小受四方面因素影响。
（1）粘土种类:
高温条件下，钠蒙脱土的散能力比钙蒙脱土的水化分散能力强。
（2）温度和作用时间:
在一定限度内:
钻井液所经受的温度越高、作用时间越长，粘土的高温分散现象越显著。
（3）pH值:
OH-、C032-等离子能够促进粘土的水化作用，所以钻井液的pH值愈高，粘土分散作用愈明显。
（4）高价无机正离子;常见的有A13+、Ca2+、Cr3+、Fe3+等，这些阳离子更利于抑制粘土的水化分散，且离子浓度越大或价数越高则抑制力越强。
高温分散对钻井液流变性和高温稳定性有非常大的影响，而且这种影响是不可恢复的。
1.7.2高温聚结
高温下水分子无规则的剧烈热运动，破坏了定向排列在极性基团和粘土表面的水分子序列，降低了水化基团的水化能力，使水化层变薄，也就是所谓的高温去水化作用作用;另一方面，高温促使聚合物从粘土表面解吸下来，也就是高温解吸现象;此外，高温增加了粘土颗粒之间的碰撞频率[22]。
上述三种因素容易导致钻井液中的粘土粒子产生不同程度的聚结现象。
高温去水化和处理剂解吸现象随温度变化是部分可逆的，因此粘土的高温聚结和由它产生的钻井液性能变化也是随温度部分可逆的。
显然高温聚结和高温分散是同时发生的，且相反并存的，二者同时作用，对钻井液性能产生的影响更加复杂。
在分散型钻井液中，高温聚结促进了粘土颗粒边-边、边一面结合构成卡片房子结构，增加了钻井液的粘度和切力;而在高矿化度钻井液体系中，粘土颗粒以面一面结合为主，降低了钻井液的粘度和切力。
高温聚结作用对钻井液性能也产生很大的影响，主要表现在粘土颗粒数量减小、粒径增大、泥饼质量下降，钻井液的滤失量增加、造壁性减弱。
钻井液体系的pH值、无机高价正离子、去水化现象和处理剂的解吸附作用都会影响粘土颗粒的高温聚结。
pH值越低或高价正离子浓度越高通常会增强粘土颗粒的高温聚结作用，处理剂的解吸作用使其失去包被粘土的作用，也促进了高温聚结。
1.7.3高温钝化
钻井液溶胶悬浮体系经过高温（>130℃）老化后，粘土颗粒表面的活性能降低，这种现象称为高温钝化。
粘土颗粒表面活，性能降低主要体现在两方面:
一是高温钝化后的钻井液分散度、粘度增大，动切力、静切力增幅不大，甚至会下降，二是高温后粘土粒子单位面积的吸附量减小。
受钻井液中粘土含量的影响，高温钝化对钻井液的性能会产生两方面的影响:
高温减稠和高温固化。
粘土表面钝化削弱了粘土粒子间的连接力，破坏了边一边、面一面网状结构。
当钻井液中粘土含量铡时，粘土高温分散作用较弱几，那么上述作用就会使钻井液经高温后塑性粘度和切力下降;当粘土含量较多时，则产生高温增稠。
从这个角度考虑，对于抗高温钻井液，必须设定一个粘土含量下限，以不出现高温减稠为容量限。
当粘土含量超过高温容量限，就会出现钻井液凝胶，在凝胶的网状结构连接部位会发生表面钝化，使网状结构“固结”且具有一定的强度，从而产生高温固化。
温度和高价阳离子是影响表面钝化的重要因素。
低温条件下也会发生表面钝化，但温度越高，钝化现象越明显，130℃以上表面钝化很容易发生;钻井液中OH-、Ca2+、Fe2+、Al3+的存在都会加剧粘土的钝化，作用最大的是Ca2+和OH-，该反应是不可逆的。
1.8高温对降粘剂的作用
1.8.1高温降解
高温降解是指有机高分子聚合物由于高温作用发生分子链断裂的现象。
在钻井液体系中高温降解分为两种情况，即高分子主链断裂、含亲水基团的侧链断裂。
前者会降低处理剂的相对分子量，高分子失去全部或部分性质，导致处理剂效果降低或丧失;后者使聚合物减弱或失去亲水性，丧失了其功能基团，必然导致聚合物作用失效。
一切高分子聚合物都会发生高温降解现象，但不同的聚合物发生降解的温度有所不同，这主要取决于高分子化合物的结构特征和所处的环境，所以高温降解也是影响高温钻井液稳定性的重要因素。
高温降解与处理剂自身结构有关，同时也受外界温度、作用时间、pH值、搅拌剪切等影响[23]。
抗高温处理剂一般选择以C-C、C-S、C-O连接的聚合物，而不选择醚键，因为醚键在高温下极易被氧化，导致高分子聚合物高温降解。
另外，钻井液的pH值越高、剪切速度越快，分子链断裂越明显处理剂高温降解对钻井液体系的险能造成非常大的影响，比如降粘剂降解就会导致钻井液增稠，还可能产生副产物硫化氢、二氧化碳等，使钻井液pH下降。
1.8.2高温交联
高温交联是指高温促使处理剂分子中的不饱和键和活性基团在分子间发生反应，彼此连接，导致处理剂相对分子量变大的现象。
它和高温降解表现出完全相反的作用。
它可能对钻井液的性能产生有益效果也可能产生破坏效果。
一般分子都会发生高温交联。
如果高分子聚合物适度交联，适当地提高处理剂的相对分子质量，可以抵消高温降解的破坏作用，起到维持甚至改善处理剂效能的作用，倘若高分子聚合物过度交联，就会形成空间网状结构，处理剂的水溶性会明显降低甚至完全失效[24]。
1.8.3高温解吸
随着温度的升高，处理剂在粘土表面的吸附量会逐渐降低，而且这种变化是可逆的动平衡过程。
处理剂高温解吸必然导致钻井液失去相应的性能，同时粘土逐渐失去处理剂的包被作用:
聚结现象越来越明显，从而使钻井液滤失量剧增，流变性变坏。
尽管这种作用是可逆的，但由于大量或全部的处理剂从粘土颗粒上解吸下来，促使高温分散、高温聚结、高温钝化等现象顺利的发生，从而造成钻井液的性能及热稳定性严重受到破坏。
高温条件下，处理剂
升级会员 