一种分散型黄原胶及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种分散型黄原胶，其通过以下步骤制备：(1)将100重量份的蒸馏水、10重量份的氯化钙、10重量份的偏铝酸钠、5重量份的三氯化铁、30重量份的盐酸(36％)以及5重量份的聚丙烯酸钠充分搅拌混合，得到激活溶液；(2)将质量比为1:1至1:10的黄原胶与有机溶剂搅拌混合30min得到黄原胶分散体系；(3)将所述激活溶液加入到所述黄原胶分散体系中，且所述黄原胶与所述激活溶液的质量比为1:0.5至1:2，接着在30℃～60℃下恒温搅拌2h；(4)然后缓慢滴加溴代十二烷，且黄原胶与所述溴代十二烷的质量比为1:0.02至1:0.1，继续恒温搅拌4h；(5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，所得固体在70℃～90℃下烘干4h，即得。
【专利说明】一种分散型黄原胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分散型黄原胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 黄原胶是一种常用的钻井液用增粘提切剂，加入钻井液中，可显著提高钻井液的 粘度和切力。
[0003] 向钻井液中添加黄原胶时，黄原胶颗粒表面与水接触后会迅速形成致密的水化 层。水化层的产生阻碍了水分子向黄原胶颗粒内部的扩散。如果水化层不能快速与黄原胶 颗粒中未水化的部分脱离，那么继续向钻井液中添加黄原胶，便会形成团块。这种团块在钻 井液循环过程中，即便经过钻头水眼的高速剪切，仍会存在。经过振动筛时，便会被振动筛 筛除，造成很大浪费。
[0004] 为解决上述问题，现有技术中一般通过在钻井现场增配泥浆剪切泵、提高搅拌桨 速度等工程措施。但以上方法实际使用效果不佳。另外，一些黄原胶生产厂家通过改进黄 原胶的发酵工艺，从而提高了黄原胶的溶解速度，但仍无法改变黄原胶的分散性能，因此无 法从根本上解决黄原胶配制过程中产生的团块问题。
[0005] 因而存在对具有改善的分散性能的黄原胶及其制备方法的需要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种分散型黄原胶。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种分散型黄原胶的制备方法。
[0008] 本发明的分散型黄原胶通过以下步骤制备：
[0009] (1)将100重量份的蒸馏水、10重量份的氯化钙、10重量份的偏铝酸钠、5重量份 的三氯化铁，30重量份的盐酸（36%)以及5重量份的聚丙烯酸钠充分搅拌混合，得到激活 溶液；
[0010] ⑵将质量比为1:1至1:10的黄原胶与有机溶剂搅拌混合30min得到黄原胶分散 体系；
[0011] (3)将所述激活溶液加入到所述黄原胶分散体系中，且所述黄原胶与所述激活溶 液的质量比为1:0. 5至1:2,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h;
[0012] (4)然后缓慢滴加溴代十二烷，且黄原胶与所述溴代十二烷的质量比为1:0. 02至 1:0. 1,继续恒温搅拌4h ;
[0013] (5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，所得固体在70°C?90°C下烘干4h，即得分散 型黄原胶。
[0014] 优选地，所述有机溶剂选自沸点在30°C?100°C之间的有机溶剂中的一种或多 种。
[0015] 优选地，所述有机溶剂选自由四氯化碳、异丙醇、二硫化碳、甲苯和环己烷组成的 组。
[0016] 本发明的分散型黄原胶的制备方法包括以下步骤：
[0017] (1)将100重量份的蒸馏水、10重量份的氯化钙、10重量份的偏铝酸钠、5重量份 的三氯化铁，30重量份的盐酸（36%)以及5重量份的聚丙烯酸钠充分搅拌混合，得到激活 溶液；
[0018] (2)将质量比为1:1至1:10的黄原胶与有机溶剂搅拌混合30min得到黄原胶分散 体系；
[0019] (3)将所述激活溶液加入到所述黄原胶分散体系中，且所述黄原胶与所述激活溶 液的质量比为1:0. 5至1:2,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h;
[0020] (4)然后缓慢滴加溴代十二烷，且黄原胶与所述溴代十二烷的质量比为1:0. 02至 1:0. 1,继续恒温搅拌4h ;
[0021] (5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，所得固体在70°C?90°C下烘干4h，即得分散 型黄原胶。
[0022] 本发明通过界面修饰法对黄原胶颗粒进行表面改性得到了分散型黄原胶，其溶解 时间低于60min、溶解率大于85%、溶解过程中无团块产生。
[0023] 与有关技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0024] (1)将本发明的分散型黄原胶加入到钻井液中，即便是在搅拌不良的条件下，仍分 散良好，不产生团块，从而解决了钻井液配制过程中黄原胶产生团块的问题；
[0025] (2)与现有技术的非分散型黄原胶相比，本发明的分散型黄原胶溶解时间较短、溶 解率较高；
[0026] (3)本发明的分散型黄原胶的最终粘度不低于同等条件下配制的非分散型黄原 胶，即在不降低黄原胶增粘效果的同时，改善了黄原胶的分散性能，同时提高黄原胶的溶解 速度，降低了黄原胶的使用损耗。
【具体实施方式】
[0027] 本发明实施例的黄原胶可以采用符合《API RP 13A Specification for Drilling Fluids Materials》标准要求的钻井级黄原胶，为保证实验统一'丨生，下述实施例的黄原胶 (原料黄原胶）均采用河北百味生物科技有限公司产品。
[0028] 实施例1
[0029] 称取100. 00g甲苯，转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄原胶，加入到三口烧瓶 中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取3. 13g氯化钙、1. 56g三氯化铁、3. 13g偏铝酸钠、 9. 38g浓盐酸（36% )和1. 56g聚丙烯酸钠，加入到31. 25g蒸馏水中充分溶解，然后将溶液 加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在50°C下恒温搅拌2h ;称取2. 00g溴代十二烷，缓慢滴 加至三口烧瓶中，在50°C下继续恒温搅拌4h ;反应结束，取出反应液进行抽滤，在80°C下烘 干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶A。
[0030] 实施例2
[0031] 称取500. 00g四氯化碳，转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄原胶，加入到三口烧 瓶中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取10. 00g氯化钙、5. 00三氯化铁、10. 00g偏铝酸 钠、30. 00g浓盐酸（36% )和5. 00g聚丙烯酸钠，加入到100. 00g蒸馏水中充分溶解，然后将 溶液加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在30°C下恒温搅拌2h ;称取6. 00g溴代十二烷，缓 慢滴加至三口烧瓶中，在30°C下继续恒温搅拌4h ;反应结束，取出反应液进行抽滤，在90°C 下烘干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶B。
[0032] 实施例3
[0033] 称取1000. 00g环己烷，转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄原胶，加入到三口烧 瓶中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取12. 50g氯化钙、6. 25g三氯化铁、12. 50g偏铝 酸钠、37. 50g浓盐酸（36% )和6. 25g聚丙烯酸钠，加入到125. 00g蒸馏水中充分溶解，然 后将溶液加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在60°C下恒温搅拌2h ;称取10. 00g溴代十二 烷，缓慢滴加至三口烧瓶中，在60°C下继续恒温搅拌4h;反应结束，取出反应液进行抽滤， 在70°C下烘干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶C。
[0034] 实施例4
[0035] 称取150. 00g甲苯和300. 00g环己烧，混合后转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄 原胶，加入到三口烧瓶中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取6. 25g氯化钙、3. 13g三氯化 铁、6. 25g偏铝酸钠、18. 75g浓盐酸（36% )和3. 13g聚丙烯酸钠，加入到62. 50g蒸馏水中充 分溶解，然后将溶液加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在45°C下恒温搅拌2h ;称取4. 00g 溴代十二烷，缓慢滴加至三口烧瓶中，在45°C下继续恒温搅拌4h ;反应结束，取出反应液进 行抽滤，在80°C下烘干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶D。
[0036] 实施例5
[0037] 称取300. 00g甲苯和350. 00g四氯化碳，转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄原 胶，加入到三口烧瓶中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取7. 50g氯化钙、3. 75g三氯化 铁、7. 50g偏铝酸钠、22. 50g浓盐酸（36%)和3. 75g聚丙烯酸钠，加入到31. 25g蒸馏水中充 分溶解，然后将溶液加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在60°C下恒温搅拌2h ;称取8. 00g 溴代十二烷，缓慢滴加至三口烧瓶中，在60°C下继续恒温搅拌4h;反应结束，取出反应液进 行抽滤，在90°C下烘干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶E。
[0038] 实施例6
[0039] 称取400. 00g四氯化碳和400. 00g环己烷，转入到三口烧瓶中；称取100. 00g黄原 胶，加入到三口烧瓶中，同时开启搅拌，持续搅拌30min ;称取5. 00g氯化钙、2. 50g三氯化 铁、5. 00g偏铝酸钠、15. 00g浓盐酸（36% )和2. 50g聚丙烯酸钠，加入到50. 00g蒸馏水中充 分溶解，然后将溶液加入到三口烧瓶中；开启水浴加热，在35°C下恒温搅拌2h ;称取7. 00g 溴代十二烷，缓慢滴加至三口烧瓶中，在35°C下继续恒温搅拌4h ;反应结束，取出反应液进 行抽滤，在70°C下烘干4h ;烘干后得到微黄色易流动粉末状样品，即为分散型黄原胶F。
[0040] 分散型昔原胶的件能测试：
[0041] 1、测试方法：
[0042] (1)向980. 00g去离子水中加入41. 95g海盐，配制人工代用海水；
[0043] (2)称取上述人工代用海水412. 00g，转入到旋转粘度计的量杯中；
[0044] (3)将旋转粘度计的转速调至600转/分；
[0045] (4)称取所制备的分散型黄原胶（或原料黄原胶）2. 00g作为各测试样品并快速加 入到旋转粘度计的量杯中，观察内是否有团块产生。
[0046] (5)测试样品加完后，每隔lmin读取一次样品的表观粘度，记录样品粘度随时间 的变化规律。当样品粘度在l〇min内的增加值小于0. 5mPa · s时，记录此时对应的时间及 样品表观粘度。此时的表观粘度记为溶解粘度，所对应时间记为溶解时间。
[0047] (6)将上述测试样品，转入到密封容器中。放置6h后，在旋转粘度计上测定600rpm 下的表观粘度，记为样品最终粘度。
[0048] (7)样品的溶解程度可用溶解率表示，溶解率越大表示样品溶解的越充分，当溶解 率为100%时表示样品完全溶解。溶解率按下式计算 ：
[0049] 溶解率=溶解粘度/最终粘度X 100%
[0050] 2、评价标准：
[0051 ] 加入分散性能良好的分散型黄原胶后应无团块产生、溶解时间较短、溶解率较高、 最终粘度不低于同等条件下的原料黄原胶。
[0052] 测试结果：
[0053]
【权利要求】
1. 一种分散型黄原胶，其通过以下步骤制备： (1) 将100重量份的蒸馏水、10重量份的氯化钙、10重量份的偏铝酸钠、5重量份的三 氯化铁，30重量份的盐酸（36%)以及5重量份的聚丙烯酸钠充分搅拌混合，得到激活溶 液； (2) 将质量比为1:1至1:10的黄原胶与有机溶剂搅拌混合30min得到黄原胶分散体 系； (3) 将所述激活溶液加入到所述黄原胶分散体系中，且所述黄原胶与所述激活溶液的 质量比为1:0. 5至1:2,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h; (4) 然后缓慢滴加溴代十二烷，且黄原胶与所述溴代十二烷的质量比为1:0. 02至 1:0. 1,继续恒温搅拌4h ; (5) 将步骤4所得的溶液进行抽滤，所得固体在70°C?90°C下烘干4h，即得分散型黄 原胶。
2. 根据权利要求1所述的分散型黄原胶，其特征在于所述有机溶剂选自沸点在30°C? 100°C之间的有机溶剂中的一种或多种。
3. 根据权利要求2所述的分散型黄原胶，其特征在于所述有机溶剂选自由四氯化碳、 异丙醇、二硫化碳、甲苯和环己烷组成的组。
4. 根据权利要求1所述的分散型黄原胶，其特征在于：聚丙烯酸钠的重均分子量为 1000 ?5000。
5. -种分散型黄原胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 将100重量份的蒸馏水、10重量份的氯化钙、10重量份的偏铝酸钠、5重量份的三 氯化铁，30重量份的盐酸（36% )以及5重量份的聚丙烯酸钠充分搅拌混合，得到激活溶 液； (2) 将质量比为1:1至1:10的黄原胶与有机溶剂搅拌混合30min得到黄原胶分散体 系； (3) 将所述激活溶液加入到所述黄原胶分散体系中，且所述黄原胶与所述激活溶液的 质量比为1:0. 5至1:2,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h ; (4) 然后缓慢滴加溴代十二烷，且黄原胶与所述溴代十二烷的质量比为1:0. 02至 1:0. 1,继续恒温搅拌4h ; (5) 将步骤4所得的溶液进行抽滤，所得固体在70°C?90°C下烘干4h，即得分散型黄 原胶。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述有机溶剂选自沸点在30°C? 100°C之间的有机溶剂中的一种或多种。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述有机溶剂选自由四氯化碳、异丙 醇、二硫化碳、甲苯和环己烷组成的组。
8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：聚丙烯酸钠的重均分子量为1000? 5000。
【文档编号】C09K8/035GK104151441SQ201410377447
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】赵志强, 苗海龙, 耿铁, 李自立, 张忠亮, 陈缘博, 王冲敏, 徐安国 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司