陽(yáng)離子聚合物

陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)是線型高分子聚合物，由于它具有多種活潑的基團(tuán)， 可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負(fù)電荷的膠體，具有除濁、脫色、吸附、粘合等功能， 適用于染色、造紙、食品、建筑、冶金、選礦、煤粉、油田、水產(chǎn)加工與發(fā)酵等行業(yè)有機(jī)膠體含量較高的廢水處理，特別適用于城市污水、城市污泥、造紙污泥及其它工業(yè)污泥的脫水處理。

英文名稱:cationic polyacrylamides

外觀:白色顆粒

固含量:≥88%

分子量:800-1200萬(wàn)

陽(yáng)離子濃度:10-70 %

溶解時(shí)間:≤ 30分鐘

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、 添加少量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品，即可受到極大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm(0.01~10g/m3)，即可充分發(fā)揮作用。

3、 同時(shí)使用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品和無(wú)機(jī)絮凝劑(聚合硫酸鐵，聚合氯化鋁，鐵鹽等)，可顯示出更大的效果。

陽(yáng)離子聚合引發(fā)劑屬于親電試劑，包括質(zhì)子酸、路易斯酸和高能輻射三種。

在所有含氧無(wú)機(jī)酸中，高氯酸最能滿足酸性強(qiáng)和酸根親和性弱這兩個(gè)條件，是最常使用的無(wú)機(jī)酸引發(fā)劑。

原則上可進(jìn)行陽(yáng)離子聚合 從兩方面考慮:

1:推電子基團(tuán)使雙鍵電子云密度增加，有利于陽(yáng)離子活性種進(jìn)攻

2: 碳陽(yáng)離子形成后，推電子基團(tuán)的存在，使碳上電子云稀少的情況有所改變，體系能量有所降低，碳陽(yáng)離子的穩(wěn)定性增加

1 :質(zhì)子對(duì)碳-碳雙鍵有較強(qiáng)的親合力

2: 增長(zhǎng)反應(yīng)比其它副反應(yīng)快，即生成的碳陽(yáng)離子有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性

與雙鍵相連的碳原子上有推電子取代基團(tuán)(如烷基、烷氧基等)的烯類單體只能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合，因該類取代基使雙鍵帶有一定的負(fù)電性而具親核性，如:

所以當(dāng)親電催化劑存在時(shí)，雙鍵打開，形成三價(jià)碳陽(yáng)離子活性中心:

除乙烯類化合物外，醛類、環(huán)醚、環(huán)酰胺等類單體也可用陽(yáng)離子催化劑進(jìn)行聚合。陽(yáng)離子反應(yīng)所用的催化劑都是電子受體即親電試劑。常用的陽(yáng)離子聚合催化劑有:①含氫酸。但其陰離子不應(yīng)有很強(qiáng)的親核性，往往不采用氫鹵酸及強(qiáng)酸，如采用，聚合物分子量也不高。②路易斯酸如AlCl3、BF3、SnCl4、ZnCl2、TiCl4等，它被用作低溫下獲得高分子量聚合物的催化劑。在這類催化聚合體系中，除催化劑外，還須加入少量其他物質(zhì)--質(zhì)子給予體--水、有機(jī)酸及能產(chǎn)生碳陽(yáng)離子的物質(zhì)，使催化劑發(fā)揮作用。③其他陽(yáng)離子聚合催化劑有I2、Cu2+、高能射線等。在陽(yáng)離子聚合中，反應(yīng)介質(zhì)的特性起重要作用，反應(yīng)介質(zhì)的溶劑化能力增加，聚合速度和聚合度也增加;如采用介電常數(shù)較小的溶劑，除使聚合速度減小外，還能觀察到動(dòng)力學(xué)級(jí)數(shù)的升高。

陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系是以高相對(duì)分子質(zhì)量陽(yáng)離子聚合物(簡(jiǎn)稱大陽(yáng)離子)作包被絮凝劑，以小相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)陽(yáng)離子(簡(jiǎn)稱小陽(yáng)離子)作泥巖抑制劑，并配合降濾失劑、增粘劑、降粘劑、CaO等處理劑配制而成的，它是一種新型的聚合物鉆井液體系。

⑴、大陽(yáng)離子:顆粒狀固體，較易溶解，其膠液PH值7-8之間。具有包被鉆屑，抑制鉆屑造漿的作用，還有一定的增粘作用。在鉆井液中的最佳含量是0.2-0.4%。

⑵、小陽(yáng)離子:液體或粉末狀固體，其膠液PH值5-7之間。具有抑制粘土水化分散的作用，還有一定的增粘增失水的負(fù)作用。在鉆井液中的最佳含量是0.3-0.5%。

⑶、降濾失劑:SAS、鈉鹽、CMC、SPNH(磺化褐煤樹脂)

⑷、增粘劑:HV-CMC

⑸、降粘劑:SMC(磺化褐煤)、PSC(磺化酚腐植酸鉻)、FCls

⑹、加重劑:鐵礦石粉、石灰石粉 ⑺、Ca0:提供Ca2+，減弱地層粘土水化分散，穩(wěn)定鉆井液性能。

聚合物鉆井液轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子鉆井液

⑴、鉆表層水泥塞時(shí)，根據(jù)水泥塞的長(zhǎng)度加入適量的純堿，沉除Ca2+，確保鉆井液具有良好的流動(dòng)性。

⑵、鉆完表層水泥塞，測(cè)量全套鉆井液性能，排放適量的聚合物鉆井液，補(bǔ)充清水，循環(huán)均勻后，測(cè)量鉆井液性能，若粘度≤45s，搬土含量≤45g/l，固相含量≤10%，改型前的準(zhǔn)備工作完畢。

⑶、將小陽(yáng)離子、FCLS、NaOH配制成膠液，按照循環(huán)周均勻混入聚合物鉆井液中，小陽(yáng)離子的含量控制在0.3-0.5%之間，循環(huán)2-3周后，測(cè)量鉆井液性能，若粘切較高，可再次加入FCLS、NaOH膠液降低粘切，粘度<50s。

⑷、將大陽(yáng)離子配制成膠液，按照兩個(gè)循環(huán)周均勻加入，大陽(yáng)離子含量控制在0.2-0.4%之間。大陽(yáng)離子加入后，鉆井液粘切會(huì)會(huì)大幅度上升，隨著鉆井液的循環(huán)，鉆井液粘切會(huì)逐步下降，粘切穩(wěn)定后會(huì)比加入前略有上升，因此大陽(yáng)離子加入一周后，循環(huán)2-3周，再次加入大陽(yáng)離子。

⑸、加入小陽(yáng)離子后，鉆井液失水會(huì)有所上升，可加入CMC、鈉鹽降低鉆井液失水，CMC的降失水效果明顯好于鈉鹽。

⑹、改型完畢后，測(cè)量Ca2+濃度，若Ca2+濃度偏低，可加入Ca0乳液，Ca2+濃度控制在400-600mg/l之間。

?學(xué)科:鉆探工程

詞目:陽(yáng)離子聚合物鉆井液

英文:cationic polymer drilling fluid

釋文:由含有眾多正離子的有機(jī)聚合物鉆井液。常使用的陽(yáng)離子聚合物主要是有機(jī)聚季銨鹽類,如聚胺甲基丙烯酰胺(代號(hào)cPAM)、陽(yáng)離子淀粉等。它既具有高價(jià)陽(yáng)離子的強(qiáng)聚結(jié)效應(yīng);又具有高聚物對(duì)膨脹性粘土表面的吸附成膜作用,是較理想的抑制劑。其穩(wěn)定粘土的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)機(jī)鹽類(如鈣鹽、鉀鹽等),也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)廣為應(yīng)用的有機(jī)聚合物(如聚丙烯酸鹽類)。這種陽(yáng)離子聚合物在淡水、硬水、鹽水中均可使用;并適用于水敏性地層(高嶺土、蒙脫土),用量小(僅千分之幾),效能高,配制簡(jiǎn)單,成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著陽(yáng)離子鉆井液體系的發(fā)展,可以預(yù)期在鉆井液技術(shù)方面將有一個(gè)較大的突破,對(duì)鉆井工程也會(huì)有較深遠(yuǎn)的影響。