一种改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法
【技术领域】
[0001] 本申请属于高分子材料领域，具体涉及一种改善油田用生物多糖的分散溶解性能 的方法。
【背景技术】
[0002] 广泛应用于油田的生物多糖主要包括黄原胶（Xanthan gum)、温轮胶（Welan gum) 以及瓜尔胶（Guar gum)。黄原胶和温轮胶均是由生物发酵得到的多糖，二者均具有粘度高、 耐高温、耐酸碱以及耐盐等特性，常被用作增稠剂、流型调控剂、悬浮稳定剂。在油气开田勘 探开发中，黄原胶主要用于钻井泥浆的增粘，而温轮胶主要用于固井水泥浆的增粘和防沉 降。瓜尔胶是从印巴大陆的一种豆科植物瓜尔豆中提取的一种多糖，可用作增稠剂、稳定剂 和粘合剂。瓜尔胶分子主链上的每个糖残基都有两个顺式羟基，可通过硼盐或金属离子进 行交联，因而在油田压裂中有着广泛的应用。
[0003] 在生物多糖的使用过程中，由于其具有较强的亲水性，当进入水中时，在它们的颗 粒表面容易形成胶质屏障层，并且颗粒间相互粘结，延缓水分子继续向颗粒内层扩散，宏观 上表现为生物多糖的溶解速度降低，甚至产生难以溶解的"鱼眼"现象。因此，提高或改善 生物多糖的分散溶解性能，成为该类产品使用过程所需，也成为科技工作者研宄和探讨的 热点。
[0004] 目前，所公开的提高或改善生物多糖分散溶解性能的方法可归纳为两类。一类 是，在生产过程中，向发酵液中添加隔离剂及在颗粒表面喷涂表面活性剂，以改善或提高 生物多糖的溶解性能，如CN2012220303042所公开的，在湿球状黄原胶颗粒表面喷涂蔗 糖脂肪酸酯及吐温表面活性剂，改善黄原胶的溶解；如CN102703544所公开的，在黄原胶 生产过程中，向发酵液中添加气相二氧化硅和KCl粉末隔离剂，改善黄原胶的溶解；如 CN201010148102所公开的，在黄原胶生产过程中，向发酵液中添加 CaCl2隔离剂，并在成品 粉碎包装环节中喷涂单甘酯表面活性剂；如CN201310032168所公开的，在黄原胶生产过 程中，向发酵液中添加 CaCl2隔离剂，并在成品粉碎包装环节中喷涂由N-脂酰胺基酸型表 面活性剂、司盘60及聚山梨酯-80按一定比例组成的混合表面活性剂，改善黄原胶的溶解 性。另一类是，将生物多糖悬浮在溶剂油中，或者是将生物多糖分散在大量无机粉体材料 中，以改善生物多糖的溶解性能，此类做法多见于在油气田开发过程中应用的生物多糖，如 CN201310753075所公开的，采用矿物白油、有机土以及相关表面活性剂悬浮温轮胶。
[0005] 在上述所公开的方法中，通过在生物多糖的生产过程中添加隔离剂或在颗粒表面 喷涂表面活性剂的方法，在实际应用中存在操作过于复杂的缺陷；将生物多糖悬浮在溶剂 油中或分散在无机粉体材料中的方法，存在不经济的缺陷：大量溶剂油的使用会增加生产 成本，无机粉体材料虽然价格低廉，但所制备的产品有效浓度低，也会导致运输及仓储成本 升尚。
[0006] 因此，存在对改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法的开发需要。
【发明内容】
[0007] 本申请的目的是提供一种改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，所述方法 包括：
[0008] 将硅烷偶联剂与甲醇或乙醇配制成处理剂；
[0009] 将生物多糖的粉末与彡2%的基于生物多糖重量的处理剂混合，在60~90°C下焙 烘1~2h ;
[0010] 其中，以生物多糖的重量为基准，硅烷偶联剂的添加量为〇. 1~1%。
[0011] 本申请中硅烷偶联剂的添加量只要多0. 1 %就可以使生物多糖在直接加入水中后 没有"鱼眼"产生。为了满足生物多糖在油气开田勘探开发中速溶的需要，硅烷偶联剂的添 加量可以为0. 1~1%。
[0012] 优选地，以生物多糖的重量为基准，硅烷偶联剂的添加量可以为0. 2~0. 8%。
[0013] 本申请中的甲醇或乙醇是作为分散介质使用，作用是使硅烷偶联剂均匀地分散在 生物多糖上，因此对甲醇或乙醇的添加量没有严格要求，只要能实现均匀分散的目的即可。 生物多糖的粉末的粒度对本申请的方法也没有影响。
[0014] 在一些实施方式中，以生物多糖的重量为基准，处理剂的用量可以为2~6%。
[0015] 优选地，以生物多糖的重量为基准，处理剂的用量可以为4%。
[0016] 在一些实施方式中，所述硅烷偶联剂可以选自由单氨基硅烷、双氨基硅烷和三氨 基硅烷组成的组。
[0017] 在一些实施方式中，所述单氨基硅烷可以选自由氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三 甲氧基硅烷和二（3-三甲氧基硅烷基丙基）胺组成的组。
[0018] 在一些实施方式中，所述双氨基硅烷可以选自由N- (2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧 基硅烷和N-(2-氨乙基）-3-氨丙基三乙氧基硅烷组成的组。
[0019] 在一些实施方式中，所述三氨基硅烷可以为N-(2_氨乙基）_氨丙基三乙氧基硅 烷。
[0020] 在一些实施方式中，所述焙烘的温度可以为85°C。
[0021] 在一些实施方式中，所述焙烘的时间可以为I. 5h。
[0022] 在一些实施方式中，所述生物多糖可以为黄原胶、或温轮胶、或瓜尔胶。
[0023] 在一些实施方式中，所述生物多糖为黄原胶，并且以黄原胶的重量为基准，硅烷偶 联剂的添加量为〇. 4~1 %。
[0024] 在一些实施方式中，所述生物多糖为温轮胶，并且以温轮胶的重量为基准，硅烷偶 联剂的添加量为〇. 4~0. 8%。
[0025] 在一些实施方式中，所述生物多糖为瓜尔胶，并且以瓜尔胶的重量为基准，硅烷偶 联剂的添加量为〇. 1~〇. 4%。
[0026] 与现有的普通型非速溶生物多糖加入到水中后需要剧烈搅拌来加快溶解，消除胶 团、"鱼眼"现象相比，采用本申请的方法处理后的生物多糖，在加入到水中后无需搅拌就迅 速分散溶解，只有少量甚至无"鱼眼"产生，并使水溶液体系的粘度在加入生物多糖后迅速 增大，满足了油气田勘探所需的粘度要求，极大地改善了现有的普通型非速溶生物多糖的 分散溶解性能。此外，发明人还出人意料地发现采用本申请的方法在改善现有的普通型非 速溶黄原胶分散溶解性能的同时，还提高了黄原胶水溶液的粘度。
[0027] 本申请的处理剂价格低廉，本申请的方法简单可行。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些 具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的 限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请 保护的范围。
[0029] 在以下实施例中：黄原胶购于河北鑫合生物化工有限公司，其商品代号为XCT ;温 轮胶购于河北鑫合生物化工有限公司，其商品代号为XP ;瓜尔胶购于北京矿冶研宄总院， 其商品代号为油田用一级；N-(2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧基硅烷（CAS: 1760-24-3)购买 自南京联硅化工有限公司，商品代号为KH-792 ;乙醇为无水乙醇（化学纯），购于天津试剂 厂。
[0030] 从以下两个方面来评价本申请的方法对黄原胶、温轮胶及瓜尔胶生物多糖等生物 多糖的分散溶解状况的改善效果：（1)生物多糖加入到水中后的分散溶解状况；和（2)生物 多糖加入到水中后的水化增粘速度。
[0031] 在本申请中，通过目视观察水中是否出现胶团和"鱼眼"的量将生物多糖在水中的 分散溶解状况分为差、良及优三级；通过粘度计来测定水化增粘速度，水化增粘速度越快表 示生物多糖的分散溶解性能越好。
[0032] 实施例1-5
[0033] 实施例1-5为改善黄原胶分散溶解性能的实施例。
[0034] 按表1的用量，分别称取100g黄原胶粉末于实验室用捏合机中并喷洒由不同量的 乙醇和双氨基硅烷配制的处理剂，捏合IOmin后，出料并在85°C焙烘I. 5h，即得处理后的黄 原胶。
[0035] (1)将未经处理的黄原胶粉末与经实施例1-5处理后的黄原胶粉末分别加入水中 观察其分散溶解状况。（2)分别取0. 5g未经处理的黄原胶粉末与经实施例1-5处理后的黄 原胶粉末加入到99. 5g水中，经过一段时间后测定黄原胶水溶液的粘度。结果请见表1。
[0036] 表 1
[0037]
【主权项】
1. 一种改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，其特征在于，所述方法包括： 将硅烷偶联剂与甲醇或乙醇配制成处理剂； 将生物多糖的粉末与多2%的基于生物多糖重量的处理剂混合，在60~90°C下焙烘 1 ~2h ; 其中，以生物多糖的重量为基准，所述硅烷偶联剂的添加量为0. 1~1%。
2. 根据权利要求1所述的方法，以生物多糖的重量为基准，所述硅烷偶联剂的添加量 为 0? 2 ~0? 8%〇
3. 根据权利要求1或2所述的方法，以生物多糖的重量为基准，所述处理剂的用量为 2~6 %，优选为4 %。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述硅烷偶联剂选自由单氨基硅烷、双氨 基硅烷和三氨基硅烷组成的组。
5. 根据权利要求4所述的方法，所述单氨基硅烷选自由氨丙基三甲（或乙）氧基硅烷、 氨丙基三甲（或乙）氧基硅烷和二（3-三甲氧基硅烷基丙基）胺组成的组。
6. 根据权利要求4所述的方法，所述双氨基硅烷选自由N- (2-氨乙基）-3-氨丙基三甲 氧基硅烷和N-(2-氣乙基）氣丙基二乙氧基硅烷组成的组。
7. 根据权利要求4所述的方法，所述三氨基硅烷为N- (2-氨乙基）-氨丙基三乙氧基硅 烷。
8. 根据权利要求1所述的方法，所述焙烘的温度为85°C，所述焙烘的时间为I. 5h。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的方法，所述生物多糖为黄原胶、或温轮胶、或瓜尔 胶。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述生物多糖为黄原胶，并且以黄原胶的重量为 基准，硅烷偶联剂的添加量为0. 4~1% ; 所述生物多糖为温轮胶，并且以温轮胶的重量为基准，硅烷偶联剂的添加量为〇. 4~ 0. 8% ； 所述生物多糖为瓜尔胶，并且以瓜尔胶的重量为基准，硅烷偶联剂的添加量为〇. 1~ 0? 4%〇
【专利摘要】本申请涉及一种改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，所述方法包括：将硅烷偶联剂与甲醇或乙醇配制成处理剂；将生物多糖粉末与≥2％的基于生物多糖重量的处理剂混合，在60～90℃下焙烘1～2h；其中，以生物多糖的重量为基准，硅烷偶联剂的添加量为0.1～1％。使用本申请的方法处理之后的生物多糖可以直接加入水中，无“鱼眼”产生，本申请的方法简单可行。另外，本申请的方法在改善黄原胶分散溶解性能的同时，意外地提高了黄原胶的粘度。
【IPC分类】C08K5-544, C08L5-00
【公开号】CN104861215
【申请号】CN201510303019
【发明人】符军放, 王云庆, 许前富, 于斌
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月4日