聚琥珀酰亚胺在钻井液中的应用：远联化工引领油田化学品绿色革新

在深井钻探的高温高压环境下，一种名为聚琥珀酰亚胺的环保材料正悄然改变石油钻井行业的技术格局。

在石油钻井作业中，钻井液被誉为“钻井的血液”，其性能直接关系到钻井效率、安全和成本。随着环保法规日益严格和钻井环境越来越复杂，传统钻井液添加剂正面临前所未有的挑战。

聚琥珀酰亚胺（PSI）作为一种环境友好型高分子材料，因其独特的分子结构和可调控的物理化学性质，正在钻井液领域展现出巨大的应用潜力，成为国内外研究的热点。

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01 钻井液挑战：环保与效能如何兼得？

随着油气资源勘探开发向深层、深海和复杂地层推进，钻井作业面临着前所未有的技术挑战。在深水钻井过程中，钻井液常会遇到高压低温的恶劣环境，其低温下的流变特性很难控制。

体系粘度会大幅增加，给现场操作带来循环困难等诸多问题。同时，高温高盐条件下钻井液易稠化，失去流动性，摩阻高，无法满足钻井工程需求。

钻井过程中，易发生缩径、井壁剥落和坍塌等复杂事故。为有效动用深层油气资源，油田企业曾花费巨额资金引入斯伦贝谢等国际技术公司的抗高温钻井液技术。

此外，随着环保要求不断提高，开发高效环保的钻井液添加剂已成为当务之急。聚琥珀酰亚胺及其衍生物因其生物降解性和优异性能，正好满足这一市场需求。

02 技术突破：聚琥珀酰亚胺的特性与优势

聚琥珀酰亚胺（PSI）是一种高分子化合物，含有活性酰亚胺环结构，易于进行开环反应，引入多种功能性基团。这一特性使得PSI成为制备多种钻井液添加剂的理想平台化合物。

在钻井液应用中，PSI主要通过以下机制发挥作用：

• 吸附作用：PSI衍生物可通过氢键作用吸附在粘土表面，影响其分散稳定性。

• 空间稳定作用：通过减小颗粒与溶剂哈梅克常数之间的差异，提高颗粒在钻井液中的分散性。

• 络合作用：能够螯合钻井液中的钙、镁等高价金属离子，防止这些离子导致其他处理剂失效。

近年来，PSI在抗高温钻井液添加剂领域取得了重大突破。研究人员通过在降滤失剂分子主链中引入刚性异氰脲酸环结构，侧链引入含刚性琥珀酰亚胺的琥珀酰亚胺磺酸基团。

同时使用交联剂进行交联，使制备的降滤失剂具有三维网络结构。这种结构提高了降滤失剂分子链的刚性和交联密度，不仅能够大幅度提高降滤失剂的抗温能力。

同时还可使分子链不易发生内旋转和蜷曲，进而降滤失剂分子链中的水化基团不易相互靠近，起到阻止金属离子侵入的效果。

03 应用前沿：PSI在钻井液中的多元化应用

降滤失剂

2023年，一项专利技术公开了一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂，通过在降滤失剂分子中引入刚性琥珀酰亚胺磺酸基团，显著提高了产品的抗温抗盐性能。

该降滤失剂的制备方法包括：将丙烯酸、丙烯酰胺、异氰脲酸二烯丙基酯和阳离子单体溶解在有机溶剂中，形成单体反应混合液；升高体系温度，通氮气除氧，加入引发剂形成链式中间体。

然后加入交联剂，最后加入N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐和有机锡催化剂，经反应后获得胶液状物料，后处理得到最终产品。这种降滤失剂在高盐环境中能有效保护黏土颗粒，提高降滤失剂的抗盐侵性能。

低温流变调节剂和分散剂

在深水钻井过程中，低温环境会导致钻井液粘度大幅增加。研究表明，双链的聚异丁烯琥珀酰亚胺可以提高有机土的低温分散稳定性。

使有机土/白油分散体系的流变性质从剪切稀释型变为牛顿流体，表明聚异丁烯琥珀酰亚胺在非极性溶剂中是一种有效的低温流变调节剂和分散剂。

其作用机理是，在低温条件下，聚异丁烯琥珀酰亚胺通过氢键作用吸附在有机土表面，通过空间稳定作用、减小颗粒与溶剂哈梅克常数之间的差异。

这两者的综合作用，使有机土颗粒很好的在白油中分散，降低了低温时分散体系的粘度。

动力学抑制剂

在海洋天然气开采钻井中，防治水合物是一项重要任务。以聚琥珀酰亚胺为原料，可以制备用于防治水合物发生的动力学抑制剂。

这类抑制剂具有高性能、低剂量、能适应较低或较高过冷度、经济环保等优点。制备方法包括：以PSI为原料，溶解后，在阶梯温度下加入乙醇胺等改性剂。

反应物经沉淀、抽滤、洗涤、烘干后得到成品。这种抑制剂能有效解决天然气水合物结晶问题，让天然气的开采与运输过程更加完善。

04 远联化工：PSI钻井液应用的技术引领者

在PSI钻井液添加剂领域，山东远联化工股份有限公司是一家值得关注的企业。作为一家荣获国家高新技术企业称号的绿色化学品生产制造商。

远联化工已获得ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系认证。

公司专业生产聚琥珀酰亚胺（PSI）及其衍生物产品，包括聚天冬氨酸系列产品，这些产品广泛应用于钻井液降粘剂等领域。

远联化工的产品线覆盖了聚天冬氨酸钠、钾、钙、锌、镁、铵等多种衍生物，以及聚琥珀酰亚胺本身。这些产品具有绿色可降解的特性。

符合现代钻井工业对环保的要求，是传统钻井液添加剂的理想替代品。公司通过持续的技术创新，为油田客户提供高效、环保的钻井液添加剂解决方案。

05 未来展望：PSI在钻井液领域的发展趋势

随着环保要求的不断提高和钻井技术的持续进步，PSI在钻井液中的应用前景十分广阔：

• 抗高温性能提升：通过在PSI衍生物分子中引入更多刚性结构（如异氰脲酸环、琥珀酰亚胺环等），可以进一步提高其抗高温性能，适应更苛刻的钻井环境。

• 多功能化：开发兼具降滤失、抑制、分散等多种功能的PSI衍生物，简化钻井液配方，提高使用效率。

• 环保型钻井液体系构建：利用PSI的生物降解性，开发全生物降解钻井液体系，最大限度降低钻井作业对环境的影响。

• 非常规油气开采应用：针对页岩气、可燃冰等非常规油气资源开采的特殊需求，开发定制化的PSI基钻井液添加剂。

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随着环保法规日益严格，像远联化工这样专注于绿色化学品的企业将迎来更广阔的发展空间。未来，我们有理由期待更多高性能、低成本的PSI基钻井液添加剂问世。

为石油钻井行业提供更加环保、高效的解决方案，推动整个行业向绿色、可持续发展方向迈进。