阳离子聚合化学物质

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是线型高分子聚合物，由于它具有多种活泼的基团， 可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能， 适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理，特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。

英文名称:cationic polyacrylamides

外观:白色颗粒

固含量:≥88%

分子量:800-1200万

阳离子浓度:10-70 %

溶解时间:≤ 30分钟

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、 添加少量阳离子聚丙烯酰胺产品，即可受到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm(0.01~10g/m3)，即可充分发挥作用。

3、 同时使用阳离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂(聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等)，可显示出更大的效果。

阳离子聚合引发剂属于亲电试剂，包括质子酸、路易斯酸和高能辐射三种。

在所有含氧无机酸中，高氯酸最能满足酸性强和酸根亲和性弱这两个条件，是最常使用的无机酸引发剂。

原则上可进行阳离子聚合 从两方面考虑:

1:推电子基团使双键电子云密度增加，有利于阳离子活性种进攻

2: 碳阳离子形成后，推电子基团的存在，使碳上电子云稀少的情况有所改变，体系能量有所降低，碳阳离子的稳定性增加

1 :质子对碳-碳双键有较强的亲合力

2: 增长反应比其它副反应快，即生成的碳阳离子有适当的稳定性

与双键相连的碳原子上有推电子取代基团(如烷基、烷氧基等)的烯类单体只能进行阳离子聚合，因该类取代基使双键带有一定的负电性而具亲核性，如:

所以当亲电催化剂存在时，双键打开，形成三价碳阳离子活性中心:

除乙烯类化合物外，醛类、环醚、环酰胺等类单体也可用阳离子催化剂进行聚合。阳离子反应所用的催化剂都是电子受体即亲电试剂。常用的阳离子聚合催化剂有:①含氢酸。但其阴离子不应有很强的亲核性，往往不采用氢卤酸及强酸，如采用，聚合物分子量也不高。②路易斯酸如AlCl3、BF3、SnCl4、ZnCl2、TiCl4等，它被用作低温下获得高分子量聚合物的催化剂。在这类催化聚合体系中，除催化剂外，还须加入少量其他物质--质子给予体--水、有机酸及能产生碳阳离子的物质，使催化剂发挥作用。③其他阳离子聚合催化剂有I2、Cu2+、高能射线等。在阳离子聚合中，反应介质的特性起重要作用，反应介质的溶剂化能力增加，聚合速度和聚合度也增加;如采用介电常数较小的溶剂，除使聚合速度减小外，还能观察到动力学级数的升高。

阳离子聚合物钻井液体系是以高相对分子质量阳离子聚合物(简称大阳离子)作包被絮凝剂，以小相对分子质量有机阳离子(简称小阳离子)作泥岩抑制剂，并配合降滤失剂、增粘剂、降粘剂、CaO等处理剂配制而成的，它是一种新型的聚合物钻井液体系。

⑴、大阳离子:颗粒状固体，较易溶解，其胶液PH值7-8之间。具有包被钻屑，抑制钻屑造浆的作用，还有一定的增粘作用。在钻井液中的最佳含量是0.2-0.4%。

⑵、小阳离子:液体或粉末状固体，其胶液PH值5-7之间。具有抑制粘土水化分散的作用，还有一定的增粘增失水的负作用。在钻井液中的最佳含量是0.3-0.5%。

⑶、降滤失剂:SAS、钠盐、CMC、SPNH(磺化褐煤树脂)

⑷、增粘剂:HV-CMC

⑸、降粘剂:SMC(磺化褐煤)、PSC(磺化酚腐植酸铬)、FCls

⑹、加重剂:铁矿石粉、石灰石粉 ⑺、Ca0:提供Ca2+，减弱地层粘土水化分散，稳定钻井液性能。

聚合物钻井液转化为阳离子钻井液

⑴、钻表层水泥塞时，根据水泥塞的长度加入适量的纯碱，沉除Ca2+，确保钻井液具有良好的流动性。

⑵、钻完表层水泥塞，测量全套钻井液性能，排放适量的聚合物钻井液，补充清水，循环均匀后，测量钻井液性能，若粘度≤45s，搬土含量≤45g/l，固相含量≤10%，改型前的准备工作完毕。

⑶、将小阳离子、FCLS、NaOH配制成胶液，按照循环周均匀混入聚合物钻井液中，小阳离子的含量控制在0.3-0.5%之间，循环2-3周后，测量钻井液性能，若粘切较高，可再次加入FCLS、NaOH胶液降低粘切，粘度<50s。

⑷、将大阳离子配制成胶液，按照两个循环周均匀加入，大阳离子含量控制在0.2-0.4%之间。大阳离子加入后，钻井液粘切会会大幅度上升，随着钻井液的循环，钻井液粘切会逐步下降，粘切稳定后会比加入前略有上升，因此大阳离子加入一周后，循环2-3周，再次加入大阳离子。

⑸、加入小阳离子后，钻井液失水会有所上升，可加入CMC、钠盐降低钻井液失水，CMC的降失水效果明显好于钠盐。

⑹、改型完毕后，测量Ca2+浓度，若Ca2+浓度偏低，可加入Ca0乳液，Ca2+浓度控制在400-600mg/l之间。

​学科:钻探工程

词目:阳离子聚合物钻井液

英文:cationic polymer drilling fluid

释文:由含有众多正离子的有机聚合物钻井液。常使用的阳离子聚合物主要是有机聚季铵盐类,如聚胺甲基丙烯酰胺(代号cPAM)、阳离子淀粉等。它既具有高价阳离子的强聚结效应;又具有高聚物对膨胀性粘土表面的吸附成膜作用,是较理想的抑制剂。其稳定粘土的能力远远超过无机盐类(如钙盐、钾盐等),也远远超过广为应用的有机聚合物(如聚丙烯酸盐类)。这种阳离子聚合物在淡水、硬水、盐水中均可使用;并适用于水敏性地层(高岭土、蒙脱土),用量小(仅千分之几),效能高,配制简单,成本低等优点。随着阳离子钻井液体系的发展,可以预期在钻井液技术方面将有一个较大的突破,对钻井工程也会有较深远的影响。