一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井液用降滤失剂，具体涉及一种钻井液用改性淀粉降滤失剂。
【背景技术】
[0002] 随着现有社会对石油需求的不断旺盛，石油勘探开发的难度越来越大。目前，全球 石油天然气的开采呈现向陆地深层发展的趋势，钻遇地层越来越复杂，送便对钻井工艺提 出了更高的要求。钻井液工艺作为钻井工艺中重要的组成部分，其性能的好坏直接关系到 钻井质量和钻井成本，甚至钻井成败。钻井液的滤失性能是钻井液的重要性能之一，直接影 响到井壁的稳定性。在应用于深井的钻井液中加入抗高温的降滤失剂是维护钻井液良好滤 失性能的主要手段，因此，研制耐温能力强的钻井液降滤失剂已成为世界各国钻井液工作 者研究的主要课题。
[0003] 淀粉作为一种天然资源，来源广泛、价格低廉、无毒易降解，是一种重要的油田化 学品，其改性降滤失剂产品多具有无毒环保、成本低廉、来源广、抗盐抗巧能力强等特点。但 是，淀粉类降滤失剂抗温性较差的缺点大大限制了其应用范围，一般的淀粉类降滤失剂的 抗温能力不超过12(TC，少有的几种淀粉类降滤失剂的抗温能力可达14(TC。在实际应用 中，若超过其极限应用温度，淀粉类降滤失剂就会因为高温降解而失效，其原因是分子链的 糖巧键热稳定性不佳，容易发生热分解。为改善淀粉类降滤失剂的抗温性能，国内外研究学 者对淀粉类降滤失剂进行了进一步的改性，一般都是采取接枝共聚己帰基功能单体的方法 来提高其在高温条件下的降滤失剂性能。
[0004] 例如，王中华在《AM/AA/淀粉接枝共聚物降滤失剂的合成及性能》（精细石油化工 进展.2003年2月）一文中报道的改性淀粉降滤失剂，通过在淀粉上接枝丙帰醜胺和丙帰 酸两种功能单体来提高改性淀粉降滤失剂的抗温性能，抗温可达15(TC。又如陈薇等人在 《一种改性淀粉钻井液降滤失剂的合成与性能评价》（应用化工.2011年5月）一文中所报 道的，通过在淀粉上接枝丙帰醜胺、2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸和二帰丙基-二甲基氯化 倭H种功能单体来改善改性淀粉降滤失剂的抗高温性能（15(rC)，取得了一定的成效。但 是，通过接枝共聚己帰基功能单体来提高改性淀粉抗温能力的方法制备的改性淀粉降滤失 剂大多都无法突破150°C。
[0005] 也有报道利用其它方法制备改性淀粉降滤失剂，例如，申请号为 CN201010125334. 3,名称为"油气田钻井液用双改性淀粉降滤失剂及其制备方法"的中国专 利公开了一种双改性淀粉降滤失剂，即是通过在淀粉的葡萄糖结构单元中插入娃原子，即 为娃化的駿甲基淀粉钢或娃化的駿甲基淀粉钟，W在淀粉的葡萄糖结构单元中形成稳定的 Si-C键的方法来提高改性淀粉的抗温性能。但从实施例来看，其抗温能力是有限的，当老 化温度达到15(TC时，改性淀粉-淡水钻井液体系的常温中压滤失量为15. 1~15. 6血，女口 再提高老化温度，其降滤失的能力则大大降低。申请号为CN201210429020. 1，名称为"一种 钻井液用抗高温抗盐抗巧降滤失剂及其制备方法"的中国专利公开了一种改性淀粉降滤失 剂，其采用淀粉为主要原料，通过与磯酸盐的反应生成淀粉磯酸醋来降低钻井液的滤失量， 其抗温能力也在15(TC左右，在抗温能力上并未有较大突破。又如，王超在《改性駿甲基淀 粉降滤失剂的合成及评价》（中国石油大学硕±学位论文2010年5月）中W駿甲基淀粉 为合成基体，在过硫酸钟和亚硫酸钢氧化还原体系的引发下，接枝丙帰醜胺和2-丙帰醜胺 基-2-甲基丙礙酸，合成了改性駿甲基淀粉共聚物降滤失剂。该降滤失剂抗温可达15(TC， 抗盐、抗巧、抗温整体性能优于常规的駿甲基淀粉降滤失剂，但抗温能力仍在15(TCW内。
[0006] 另外，专利申请CN201310344574中提供了一种抗高温改性淀粉降滤失剂及其制 备方法，所得的降滤失剂的抗温性能最高能达到175°C。
[0007]但本领域还需要进一步提高改性淀粉类降滤失剂的抗高温、抗盐和抗巧能力，W适应高温深井钻探的需求。
【发明内容】
[0008] 本发明在专利申请CN201310344574公开内容的基础上，做出进一步的改进，研发 得到了一种抗温性能达到18(TC的钻井液用改性淀粉降滤失剂。
[0009] 因此，本发明提供一种钻井液用改性淀粉降滤失剂，其中，所述降滤失剂是W包含 淀粉、酪类化合物、帰基季倭盐、帰基醜胺、帰基礙酸或帰基礙酸盐、和帰基焼丽为原料反应 生成的共聚物。
[0010] 首先，本发明继续将酪类化合物引入到淀粉分子结构中，提高了分子的刚性，阻碍 分子链段的热运动，减弱了分子的去水化能力，提高了抗温和抗盐能力。另外，本发明所述 降滤失剂分子中还引入了帰基季倭盐和帰基焼丽，其与酪类化合物组合使用并连接在淀粉 分子链上，使得所得的改性淀粉降滤失剂在高温条件下的降滤失效果进一步提高。该改 性淀粉降滤失剂在淡水钻井液中的抗温能力可达18(TC，在饱和盐水钻井液和含0. 5wt% CaClz的钻井液中同样也具有良好的降滤失效果。
[0011] 在一种具体的实施方式中，所述淀粉为经a-淀粉酶作用并至少部分发生酶解反 应而形成的酶降解淀粉乳液。所述淀粉是谷类淀粉、墓类淀粉和豆类淀粉中的一种或多种， 优选为玉米淀粉。在另一种具体的实施方式中，所述改性淀粉降滤失剂是W酶降解淀粉乳 液和酪类化合物、帰基季倭盐、帰基醜胺、帰基礙酸、帰基焼丽送五种单体共聚制备得到的。
[0012] 在本发明中，优选地，所述酪类化合物为苯酪类化合物，其中酪居基在苯环上的两 个邻位均未取代，所述酪居基在苯环上的对位取代基不为0H，且所述酪居基在苯环上的两 个间位的取代基R为独立地选自H、0H、CH3、CF3、C2H5、C2F5、NH2、NWH3、N(CH3)2、0CH3、W1C0CH3、 Cl、化和I中的一种或多种。进一步优选地，所述酪居基在苯环上的对位取代基R'为选自 H、N(CH3)3、N02、CN、03畑2、SO3H、SO3K、SOsNa、CH0、C00H、COO化和COOK中的一种或多种，优 选R'为SO3K、S〇3化、COONa或COOK。
[0013]本发明中，所述帰基季倭盐是丙帰醜氧己基H甲基氯化倭、二甲基二帰丙基氯化 倭、二己基二帰丙基氯化倭、甲基己基二帰丙基氯化倭、帰丙基H甲基氯化倭、甲基丙帰醜 氧己基H甲基氯化倭、2-居基-3-甲基丙帰醜氧丙基H甲基氯化倭、3-丙帰醜胺丙基H甲 基氯化倭、甲基丙帰醜胺基H甲基氯化倭、3-丙帰醜胺基丙基二甲基氯化倭和甲基丙帰醜 胺基丙基二甲基氯化倭中的一种或多种。
[0014]所述帰基醜胺是丙帰醜胺、N，N-二甲基丙帰醜胺、N，N-二己基丙帰醜胺、N，N-二 丙基丙帰醜胺、N-异丙基丙帰醜胺、N，N-二异丙基丙帰醜胺、N，N-二了基丙帰醜胺、N-己 帰基己醜胺、N-己帰基甲基己醜胺、N-己帰基己基己醜胺、双丙丽丙帰醜胺、N，N-亚甲基双 丙帰醜胺和N-居甲基丙帰醜胺中的一种或多种。
[0015] 所述帰基礙酸是己帰基礙酸、帰丙基礙酸、苯己帰礙酸、丙帰醜氧了基礙酸、2-丙 帰醜胺基十二烷基礙酸、2-丙帰醜胺基十四烷基礙酸、2-丙帰醜胺基十六烷基礙酸、2-丙 帰醜氧基-2-甲基丙礙酸和2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸中的一种或多种。优选所述帰 基礙酸为2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸。
[0016] 所述帰基焼丽是（R)-4予基-2恶哇焼丽、N-予基-3-化咯焼丽和N-己帰基化咯 焼丽中的一种或多种，优选为N-己帰基化咯焼丽。
[0017] 在一种具体的实施方式中，本发明所述酪类化合物、帰基季倭盐、帰基醜胺、帰基 礙酸或帰基礙酸盐、和帰基焼丽的摩尔比为巧~15) : (1~5):巧~25) : (7~35) : (1~ 5)。
[0018] 本发明还提供一种制备所述改性淀粉降滤失剂的方法，所述方法包括W下步骤：
[001引 1)将淀粉与水混合，配制浓度为10.Owt%~20.Owt%的淀粉乳，于25~96C的 水浴中加热该淀粉乳；在上述热的淀粉乳中加入a-淀粉酶，所述a-淀粉酶的加入量为步 骤a中淀粉