一种表面疏水改性的黄原胶及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种表面疏水改性的黄原胶，其通过以下步骤制备：(1)将2至6重量份的氯化钙、4至8重量份的三氯化铁、1至6重量份的偏铝酸钠、5至15重量份的盐酸(36％)、3.5至5.5重量份的聚丙烯酸钠以及5至30重量份的蒸馏水充分搅拌混合，得到反应液A；(2)将与黄原胶质量比分别为0.5:1至4:1和0.1:1至1.5:1的乙醇和甲苯搅拌混合30min得到黄原胶分散体系；(3)将所述反应液A加入到所述黄原胶分散体系中，且黄原胶与所述反应液A的质量比为1:1至1:4，接着在30℃～60℃下恒温搅拌2h；(4)然后缓慢滴加溴代烷烃，且黄原胶与溴代烷烃的质量比为10:1至100:1，继续恒温搅拌4h；(5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，并在70℃～90℃下烘干4h，即得。
【专利说明】一种表面疏水改性的黄原胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种表面疏水改性的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流型调节剂，具有增粘提切作用。加入钻井液中，可 显著提高钻井液的粘度和切力。
[0003] 向钻井液加入黄原胶的过程中，由于黄原胶的增粘作用，先与水接触的黄原胶分 子会迅速水化并形成一层致密的水化层，阻碍水分子向黄原胶颗粒的内部扩散。在搅拌条 件不良时，便会形成团块。钻井实践表明，即便经过钻头水眼的高速剪切，仍有大量的黄原 胶无法分散溶解。到达振动筛后，便会被振动筛筛除，造成很大浪费。
[0004] 为解决上述问题，钻井现场一般通过增配泥浆剪切泵、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，但无法改变黄原胶的分散性能，因此无法根本解决黄原 胶配制过程中产生的团块问题。
[0005] 因而，存在对具有表面疏水改性的黄原胶及其制备方法的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是提供一种表面疏水改性的黄原胶。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种制备表面疏水改性的黄原胶的方法。
[0008] 本发明的表面疏水改性的黄原胶通过以下步骤制备：
[0009] (1)将2至6重量份的氯化钙、4至8重量份的三氯化铁、1至6重量份的偏铝酸 钠、5至15重量份的盐酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸钠以及5至30重量份的蒸 馏水充分搅拌混合，得到反应液A ;
[0010] ⑵将与黄原胶质量比分别为0.5:1至4:1和0. 1:1至1.5:1的乙醇和甲苯搅拌 混合30min得到黄原胶分散体系；
[0011] (3)将所述反应液A加入到所述黄原胶分散体系中，且黄原胶与所述反应液A的质 量比为1:1至1:4,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h ;
[0012] (4)然后缓慢滴加溴代烷经，且黄原胶与溴代烷烃的质量比为10:1至100:1，继续 恒温搅拌4h ;
[0013] (5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改 性的黄原胶。
[0014] 优选地，聚丙烯酸钠的分子量为1000?5000。
[0015] 优选地，溴代烷烃是碳数为8-16的一溴代直链烷烃。
[0016] 本发明的制备表面疏水改性的黄原胶的方法包括以下步骤：
[0017] (1)将2至6重量份的氯化钙、4至8重量份的三氯化铁、1至6重量份的偏铝酸 钠、5至15重量份的盐酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸钠以及5至30重量份的蒸 馏水充分搅拌混合，得到反应液A ;
[0018] (2)将与黄原胶质量比分别为0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯搅拌 混合30min得到黄原胶分散体系；
[0019] (3)将所述反应液A加入到所述黄原胶分散体系中，且黄原胶与所述反应液A的质 量比为1:1至1:4,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h ;
[0020] (4)然后缓慢滴加溴代烷经，且黄原胶与溴代烷烃的质量比为10:1至100:1，继续 恒温搅拌4h ;
[0021] (5)将步骤4所得的溶液进行抽滤，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改 性的黄原胶。
[0022] 本发明通过对黄原胶颗粒表面进行疏水改性有效地解决了结块问题。本发明的 表面疏水改性的黄原胶在加入水中后，不会立即水化，而是均匀地分散于水中，然后均匀分 散的黄原胶颗粒在水分子扩散作用下，逐渐水化增粘，直至完全水化溶解，从而不会产生团 块。
[0023] 本发明的表面疏水改性的黄原胶的溶解时间低于60min、溶解率大于85%、溶解 过程中无团块产生。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0025] (1)本发明的表面疏水改性的黄原胶可在钻井液中迅速分散，即便是搅拌不良的 条件下，仍分散良好，不产生团块，解决了钻井液配制过程中黄原胶产生团块的问题；
[0026] (2)与未改性的黄原胶相比，本发明的表面疏水改性的黄原胶溶解时间较短、溶解 率较高；
[0027] (3)与最终粘度不低于同等条件下的未改性的黄原胶相比，本发明的表面疏水改 性的黄原胶在不降低黄原胶增粘效果的同时，显著地提高了黄原胶的溶解速度，降低了黄 原胶的使用损耗。
【具体实施方式】
[0028] 本发明的实施例中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 的黄原胶均采用内蒙古阜丰生物科技有限公司生产的黄原胶产品。
[0029] 实施例1
[0030] 称取40. 00g甲苯和15. 00g乙醇，转入到三口烧瓶中；称取10. 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2. 00g氯化钙、5. 00g三氯化铁、2. 00g偏 铝酸钠、7. 00g浓盐酸（36% )和4. 00g聚丙烯酸钠，加入到20. 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50°C下恒温搅拌2h ;称取1. 00g溴代癸烷， 缓慢滴加至三口瓶中，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，即为表面疏水改性的黄原胶。
[0031] 性能测试：
[0032] (1)向980. 00g去离子水中加入41. 95g海盐，配制人工代用海水；
[0033] (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；
[0034] (3)将旋转粘度计的转速调至600转/分；
[0035] (4)称取所制备的表面疏水改性的黄原胶（或原料黄原胶）2. OOg作为测试样品并 快速加入到旋转粘度计的量杯中，观察内是否有团块产生。
[0036] (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。
[0037] (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。
[0038] (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 ：
[0039] 溶解率=溶解粘度/最终粘度X 100%
[0040] 经测试，本实施例所得的样品溶解后无团块，其各项性能指标如下：
[0041]
【权利要求】
1. 一种表面疏水改性的黄原胶，其通过以下步骤制备： (1) 将2至6重量份的氯化钙、4至8重量份的三氯化铁、1至6重量份的偏铝酸钠、5 至15重量份的盐酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸钠以及5至30重量份的蒸馏水 充分搅拌混合，得到反应液A ; (2) 将与黄原胶质量比分别为0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯搅拌混合 30min得到黄原胶分散体系； (3) 将所述反应液A加入到所述黄原胶分散体系中，且黄原胶与所述反应液A的质量比 为1:1至1:4,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h; (4) 然后缓慢滴加溴代烷烃，且黄原胶与溴代烷烃的质量比为10:1至100:1，继续恒温 搅拌4h ; (5) 将步骤4所得的溶液进行抽滤，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改性的 黄原胶。
2. 根据权利要求1所述的表面疏水改性的黄原胶，其特征在于：聚丙烯酸钠的重均分 子量为1000?5000。
3. 根据权利要求1所述的表面疏水改性的黄原胶，其特征在于：所述溴代烷烃是碳数 为8-16的一溴代直链烧经。
4. 一种制备表面疏水改性的黄原胶的方法，其包括以下步骤： (1) 将2至6重量份的氯化钙、4至8重量份的三氯化铁、1至6重量份的偏铝酸钠、5 至15重量份的盐酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸钠以及5至30重量份的蒸馏水 充分搅拌混合，得到反应液A ; (2) 将与黄原胶质量比分别为0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯搅拌混合 30min得到黄原胶分散体系； (3) 将所述反应液A加入到所述黄原胶分散体系中，且黄原胶与所述反应液A的质量比 为1:1至1:4,接着在30°C?60°C下恒温搅拌2h ; (4) 然后缓慢滴加溴代烷烃，且黄原胶与溴代烷烃的质量比为10:1至100:1，继续恒温 搅拌4h ; (5) 将步骤4所得的溶液进行抽滤，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改性的 黄原胶。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：聚丙烯酸钠的分子量重均分子量为 1000 ?5000。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述溴代烷烃是碳数为8-16的一溴代直 链烷烃。
【文档编号】C08B37/00GK104151442SQ201410378538
【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