一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法与流程

1.本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法。


背景技术：

2.淀粉作为钻井液用降滤失剂已经有着较为广泛应用，但由于天然淀粉具有难以冷水溶解、易腐败和易糊化等缺点，使其在工业上的应用受到了很大限制。针对上述问题，人们通过物理、化学等改性方法，成功开发出了多种淀粉改性产品，如预糊化淀粉、羧甲基淀粉和接枝改性淀粉广泛用于钻井液用降滤失剂中。但预糊化淀粉抗温仅为100℃，而且由于其仅为物理改性，现场使用过程中极易发酵，造成钻井液粘度上升，滤失量增大；羧甲基改性淀粉其抗温性能略差，仅能抗温120℃，聚合物接枝改性淀粉虽然能有效提高其抗温能力，但常规接枝共聚单体会造成严重的粘度效应；高交联改性淀粉的制备及性质研究，食品与发酵科技第45卷(第五期)该文献中的工艺中用硫酸钠或氯化钠等无机盐和氢氧化钠的混合溶液调制淀粉乳进行交联反应，无机盐的加入并不能阻止淀粉乳在碱性环境下的糊化，所以不能成功制备交联淀粉。杨峰等提出一种利用环氧氯丙烷制备交联淀粉的工艺，按照此工艺制备的交联淀粉在高温糊化以后粘度偏小，不能在钻井液中起到良好的降低滤失量的作用。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法,制备方法简单，所得改性淀粉抗温性好、在高温下的降滤失性好。
4.基于上述问题，本发明提出的技术方案是一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
5.1)交联：将含硫低的淀粉调制成浓度30-50％的淀粉乳液，并加温到40-60 ℃，添加质量为淀粉干基量的0.05-1％的第一改性剂，保持温度密闭搅拌1-2 小时后离心、烘干；
6.2)碱化：加入ph调节剂，并保持50-55℃反应1-2小时；
7.3)醚化：加入第二改性剂进行醚化处理，然后进行烘干、过筛得到成品。
8.步骤1)中烘干温度保持在60-85℃，需烘干至含水量低于6％，因交联后的半成品含水，在碱化的过程中会糊化，生产过程中糊化，产品视为失败。
9.步骤2)中碱化反应本身是不需要加热，但是碱化反应会产生少量水分，加温就是为了将碱化反应产生的水分蒸发出去，温度的选择，如果温度低于 50℃，水分蒸发的太慢，会增加成本影响经济效益和产品使用推广，如果温度超过55℃，在有碱和水分同时存在的条件下产生糊化。
10.第二改性剂需要用乙醇溶解，乙醇的用量不超过淀粉重量的15％。醚化处理过程中，温度保持在50-55℃反应1-2小时，醚化处理后的产品需烘干到含水10％以下，粉碎过60目振动筛，取筛下物即为成品。
11.其中，所述第一改性剂为环氧氯丙烷、三氯氧磷、己二酸、六偏磷酸盐，三偏磷酸盐中的一种或几种组合，交联剂的使用使淀粉各分子之间产生适度交联，提高了淀粉的糊化温度和老化温度以及抗氧化能力，达到抗温的目的，在超过120℃的高温下保持良好的悬浮能力，悬浮和均匀分散泥浆中的固体颗粒提高封堵能力，有效的降低滤失量。
12.ph调节剂为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾中的一种或者几种组合。碱化处理可提高淀粉的溶胀性和物理粘度，物理粘度的提高有利于固态颗粒的悬浮和均匀分散，降低滤失量。
13.所述第二改性剂为氯甲烷、氯乙酸、三氯二羟丙基三甲基氯化铵中的一种或几种组合。将前两步骤产生的半成品醚化处理，提高淀粉的溶解性和絮凝性，絮凝性的提高可以提高水基泥浆的粘度，最终降低滤失量。
14.本发明的优点和有益效果：
15.本发明通过对普通淀粉进行包括按照交联，碱化，醚化的复合改性，得到一种钻井液用抗盐抗剪切抗高温的复合改性淀粉，抗温可达127～149℃，提高了产品的糊化温度，提高了产品的抗温性能，在超过120℃的高温下保持良好的悬浮能力，悬浮和均匀分散泥浆中的固体颗粒提高封堵能力，有效的降低滤失量；而且醚化处理提高了淀粉的溶解性和絮凝性，相应的提高了水基泥浆的粘度，在高温糊化以后具有合适的粘度能够有效控制配伍良好的水基钻井液的滤失量。
16.醚化需要一个弱碱性的条件，如果直接用盐醚化比如氯乙酸钠，氯乙酸钠是强碱弱酸盐，本身就是弱碱性，但是氯乙酸纳价格高，从经济效益上不符合实际应用，高成本的产品缺乏竞争力，所以采用碱化后再用酸醚化的方法，可大大降低了生产成本。通过上述步骤制备钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法简单，易于操作，成本低，无需预糊化处理，适用于大规模生产。
具体实施方式
17.下面对本发明的具体实施方式作详细说明。
18.实施例1一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
19.1)将200g淀粉调制成浓度30％的淀粉乳液，并加温到55℃，添加1ml 环氧氯丙烷，保持温度密闭搅拌2小时后离心、烘干至含水量为5％；
20.2)加入50ml饱和氢氧化钠钠溶液，并保持50℃反应1.5小时；
21.3)用40ml乙醇将10克氯乙酸溶解后，滴加至步骤2)的混合溶液中进行醚化处理，然后烘干到含水10％以下，粉碎过60目振动筛，取筛下物即为成品。
22.实施例2
23.1)将200克淀粉调制成浓度50％的淀粉乳液，并加温到60℃，添加0.5ml的环氧氯丙烷和1克己二酸，保持温度密闭搅拌2小时后离心、烘干至含水量为5％；
24.2)加入50％碳酸钠溶液100ml，并保持55℃反应2小时；
25.3)用40克乙醇将5克三氯二羟丙基三甲基氯化铵溶解后，滴加至步骤2)的混合溶液中进行醚化处理，然后烘干到含水10％以下，粉碎过60 目振动筛，取筛下物即为成品。
26.将通过上述实施例得到的本产品与现有的经预糊化处理得到的预糊化淀粉和经羟甲基处理后的羟甲基淀粉分别配成水基泥浆体系，经过试验得到高温高压失水情况的对
比数据，如下表所示：
27.表1泥浆配方和高温高压失水：
[0028][0029]
由表1对比数据可知，本产品的抗温达到127-149℃，且具有更优的降滤失率。
[0030]
以上对本发明的几个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。


技术特征：
1.一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)交联：将含硫低的玉米淀粉调制成浓度30-50％的淀粉乳液，并加温到40-60℃，添加质量为淀粉干基量的0.05-1％的第一改性剂，保持温度密闭搅拌1-2小时后离心、烘干；2)碱化：加入ph调节剂，并保持50-55℃反应1-2小时；3)醚化：加入第二改性剂进行醚化处理1～2h，然后进行烘干、过筛得到成品。其中，所述第一改性剂为环氧氯丙烷、三氯氧磷、己二酸、六偏磷酸盐或三偏磷酸盐中的一种或几种组合，ph调节剂为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠或碳酸钾中的一种或者几种组合；所述第二改性剂为氯甲烷、氯乙酸或三氯二羟丙基三甲基氯化铵中的一种或几种组合。2.根据权利要求1所述的钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中烘干温度保持在60-85℃。3.根据权利要求2所述的钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中半成品需烘干至含水量低于6％。4.根据权利要求1所述的钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：第二改性剂需要用乙醇溶解，乙醇的用量不超过淀粉重量的15％。5.根据权利要求1所述的钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：步骤3)中醚化处理过程中，温度保持在50-55℃反应1-2小时。6.根据权利要求1所述的钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于：步骤3)中，醚化处理后的产品需烘干到含水10％以下，粉碎过60目振动筛，取筛下物即为成品。

技术总结
本发明提供了一种钻井液用改性淀粉降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：1)交联：将含硫低的玉米淀粉调制成浓度30-50％的淀粉乳液，加温到40-60℃，添加质量为淀粉干基量的0.05-1％的第一改性剂，保持温度密闭搅拌1-2小时后离心、烘干；2)碱化：加入pH调节剂，并保持50-55℃反应1-2小时；3)醚化：加入第二改性剂进行醚化处理1～2h，然后进行烘干、过筛得到成品。本发明通过对淀粉按照交联，碱化，醚化的步骤复合改性，使得复合改性淀粉抗温可达127～149℃，提高了产品的糊化温度，在高温下仍保持良好的悬浮能力，均匀分散泥浆中的固体颗粒提高封堵能力，醚化处理提高了淀粉的溶解性和絮凝性，在高温糊化以后具有合适的粘度能够有效控制配伍良好的水基钻井液的滤失量。制配伍良好的水基钻井液的滤失量。


技术研发人员：高宏波
受保护的技术使用者：天津渤海中联石油科技有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2023/3/30