一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂及其制备方法

文档序号:8480324阅读:302来源:国知局
一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子技术领域,尤其涉及一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 在钻井工程中,为了保证各种工作流体如钻井液、隔离液等具有较高的粘度及良 好的流变性,通常需要添加适量的增粘剂。水溶性聚合物增粘剂,通过其分子链之间或分子 链与其它颗粒之间的桥接、吸附、缠结等作用,对工作液体系起到增粘和改善浆体流动状态 等效果。因此,使用增粘剂有利于井壁的稳定和施工作业的安全进行。常见的增粘剂材料 有如下几类:纤维素类,生物胶类(如瓜胶、黄原胶等),以及合成丙烯酰胺类聚合物等。但 是,随着油气资源的勘探开发向着深井超深井方向进行,钻井工程中钻井液和隔离液等工 作流体通常面临高温高压的井底环境。上述几种常见增粘剂材料大多耐温性能差,当钻遇 高温高压地层时,增粘剂材料发生分子链断裂,失去了其对于钻井液、隔离液等流体的粘度 控制能力,易引起工作液中固相颗粒的沉降,从而造成"卡钻"等工程事故。
[0003] 羟乙基纤维素是一种非离子型纤维素醚,在水中不电离,因而不仅能耐酸、耐碱、 耐盐,而且还不与重金属反应而沉淀,可以作为增粘剂在油田中广泛应用。但是随着温度的 升高,羟乙基纤维素在溶液中的链结构发生变化,甚至断链,粘度随之剧烈下降,从而影响 其工程性能。因此,采用羟乙基纤维素/对苯乙烯磺酸钠接枝共聚改性,能够获得一种耐高 温性能好、表观粘度高、抗盐能力强的增粘剂。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂,在合理的加量范围 内,该增粘剂能有效地提升钻井工作流体的粘度,改善流体的流动状态,提升浆体的综合性 能,克服了普通增粘剂在高温时分子链结构发生断裂从而失去增粘作用,抗盐能力差等缺 陷,弥补了技术空白。
[0005] 本发明的另一目的还在于提供上述钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂的制备方法, 以羟乙基纤维素和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾等原料进行接枝共聚反应,经过无水乙醇或 丙酮提取得到产物,该方法原理可靠,操作简便,可获得较高的收率。
[0006] 为达到以上技术目的,本发明提供以下技术方案。
[0007] -种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂,其结构如下:
[0008]
【主权项】
1. 一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂,其结构如下:
2. 如权利要求1所述的钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂的制备方法,依次包括以下步 骤: (1) 将羟乙基纤维素、对苯乙烯磺酸钠分别用去离子水溶解并混合,得到混合溶液,所 述羟乙基纤维素、对苯乙烯磺酸钠的质量比为2~5:0. 5~3,溶液中总的质量浓度为5~ 15%,向所述混合溶液中加入引发剂; (2) 将所述混合溶液升温至40~60°C,在氮气环境中进行聚合反应6~8h,得到羟乙 基纤维素与对苯乙烯磺酸钠的接枝共聚产物溶液; (3) 将所述接枝共聚产物溶液用丙酮或无水乙醇提取,烘干,研磨成粉体,得到钻井用 改性纤维素增粘剂。
3. 如权利要求2所述的钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂的制备方法,其特征在于,所 述步骤(1)中羟乙基纤维素、对苯乙烯磺酸钠的质量比优选为3:1。
4. 如权利要求2所述的钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂的制备方法,其特征在于,所 述步骤(1)中引发剂为过硫酸盐引发剂或水溶性偶氮类引发剂,引发剂加量为两种反应物 质质量总和的3~5%。
5. 如权利要求4所述的钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂的制备方法,其特征在于,所 述过硫酸盐引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵,所述水溶性偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸 盐。
【专利摘要】本发明公开了一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂及其制备方法,该增粘剂采用羟乙基纤维素与对苯乙烯磺酸钠进行接枝共聚改性,制备过程如下:(1)将羟乙基纤维素、对苯乙烯磺酸钠分别用去离子水溶解并混合,得到混合溶液,加入引发剂;(2)将混合溶液升温至40~60℃,在氮气环境中进行聚合反应6~8h,得到羟乙基纤维素与对苯乙烯磺酸钠的接枝共聚产物溶液;(3)将所述接枝共聚产物溶液用丙酮或无水乙醇提取,烘干,研磨成粉体,得到钻井用改性纤维素增粘剂。该增粘剂能有效地提升钻井工作流体的粘度,改善流体的流动状态,提升浆体的综合性能,可与多种外加剂配伍,其制备方法原理可靠,操作简便,原料易得价廉,有利于环保。
【IPC分类】C09K8-40, C08F251-02, C09K8-035, C08F212-14
【公开号】CN104804715
【申请号】CN201510119165
【发明人】张洪旭, 庄稼, 程小伟, 黄盛 , 辜涛, 梁秋梅
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月18日
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