用于油井流体的增粘剂制造技术

本发明专利技术包含一种用于油井流体的增粘剂，所述增粘剂包含交联的微米或纳米纤化纤维素(MFC)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于油井流体比如压裂液、钻井液、堵水液、隔离液、提高油回收率 (E0R)的流体和油井固井浆料的增粘剂。
技术介绍
纤维素为高等植物细胞壁的主要组分和地球上最丰富的有机化合物之一。木材含 有约50%纤维素、30%半纤维素和20%木质素。在制浆过程中，纤维素以纤维形式与木质素 和半纤维素分离，并纯化、干燥和以大型乳辊运送。纤维素已经使用了数千年，但是其化学 像所有其它生物聚合物一样于上世纪初被发现和探索。今天提取和纯化的纤维素及其衍生 物广泛用于几种不同的工业应用比如纺织、造纸、油漆和涂料、食品、制药和石油工业。 在过去的三十年，采用高剪切方法比如高压均质化及其它方法将纤维素纤维进行 原纤分离为具有小于lym直径的微米或纳米纤维已经吸引了大量兴趣。这些纤维称为微 纤纤维素（MFC)。纤维素原纤分离可经如自文献中已知的各种方法实施。例如其可通过对 任何纤维素原料比如漂白和未漂白纸浆、蔬菜和水果、小麦和稻秸杆、大麻和亚麻、竹子、甜 菜和甘蔗或者苎麻和棉花施加纯机械剪切来实施。已知在机械处理之前的化学或酶处理纤 维素原料大大减少原纤分离过程期间的能量消耗。 由Henriksson提出了 一种用于酶辅助制备MFC纳米纤维的方法（"一种用 于酶辅助制备微纤化纤维素（MFC)纳米纤维的环境友好的方法（An environmentally friendly method for enzyme-assisted preparation of microfibrillated cellulose (MFC) nanofibers)"， Henriksson et al， European polymer journal (2007)， 43: 3434- 3441)。在2006年，Saito2等报导了天然纤维素使用TEMPO催化的氧化来产生微 纤丝（"来自天然纤维素的TEMPO催化氧化的个性化微纤丝的均匀悬浮液（Homogeneous Suspensions of Individualized Microfibrils from TEMPO-Catalyzed Oxidation of Native Cellulose)"，Saito， Biomacromolecules (2006)， 1687-1691)。 在TEMPO (2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧基）方法中，自由基用于氧化纤维素结构 中6位的伯羟基，并使其转化为羧基，后者提供纤丝之间的斥力。在这个过程中破坏和削弱 纤丝之间的键合（比如范德华力和氢键），并且这促进原纤分离过程。所分离的初级微纤维 具有在5-100 nm范围内的直径和可能在1-100 μπι范围内变化的长度。纤丝的直径可通 过在原纤分离之前采用期望的能量输入以及通过调节处理条件来进行控制，然而纤维的长 度更难以控制。原纤分离的纤维素纤维的尺寸取决于处理条件。 原纤分离之前的另一种化学处理可为纤维素纤维的羧甲基化以产生羧甲基化的 MFC (CM-MFC)( "微纤化纤维素和阳离子聚电解质的聚电解质多层的建立（The build-up of polyelectrolyte multilayers of microfibrillated cellulose and cationic polyelectrolytes)"，L. Wagberg et al·，Langmuir (2008) 24(3)，784-795)〇 羧甲基化和TEMPO处理两者在纤丝表面引入除了已经存在于纤维素纤丝上的羟 基外的阴离子变化。如果在原纤分离过程期间加入任何阳离子添加剂比如阳离子型表面活 性剂或聚合物或无机盐，那么MFC可为带阳离子电荷的。 具有高纵横比的这种超细纤丝具有非凡的流变和机械性能，并且正进行大量研究 来开发这种材料的应用。 细菌的微纤纤维素通过不同种类的醋菌属微生物产生。细菌产生的纤维素（BPC) 的合成可描述为由下而上合成方式，其中微生物自单体香料（葡萄糖单位）构建新型聚合 材料（纤维素纤维）。BPC在纤维形态和尺寸方面与以上讨论的原纤分离纤维素纤维（MFC) 在某种程度上具有类似的形态学，但是在纯度和结晶度方面不同。BPC由于其可用于许多应 用比如生物医学应用、造纸业、纳米复合材料、电子和音响设备以及食品的卓越性能而在最 近二十年已经吸引了很多的关注。然而，BPC由于生产的复杂性而不能大量地以合理价格 市售得到，但是其已经在一些应用中以小量使用。US5350528公开了 BPC在由细菌纤维素和 交联剂组成的压裂液范围内的用途。 为了提高石油和天然气井的生产能力，刺激方法比如水力压裂或酸化为熟知的实 践。水力压裂液主要包含作为流体相的水、支撑剂比如具有确定大小和强度以保持断裂开 放的沙或陶瓷材料、把支撑剂携带和置于地层的增粘剂以及提供腐蚀抑制、流体损失控制、 页岩稳定等的其它化学品。压裂液中的常用增粘剂为瓜尔胶及其化学修饰的形式比如羟丙 基瓜尔胶（HPG)、粘弹性表面活性剂和纤维素衍生物。 正常情况下，用于刺激（水力压裂）液的瓜尔胶及其衍生物为交联的，以减少栗入 地层的聚合物的量，把由于聚合物的孔喉堵塞造成的地层损害可能性减至最小。已经发现， 交联改善聚合物的热稳定性。 在该上下文中，交联为涉及现有大分子上的位点或基团的反应或者现有大分子之 间的相互作用，这导致在大分子上形成由此发出至少4个链的小区域。存在两个主要的通 过以下的交联机制： 1)采用离子或静电相互作用的物理交联。这种作用用于缔合或交联大分子。疏水性 相互作用也用于在水溶液中缔合或交联大分子，以增大流变学。金属阳离子比如硼酸、或者 铝、钛或锆的盐、或者任何有机带正电荷的分子，用于产生生物聚合物链之间的相互作用。 这种交联一般地性质弱，并可能在其中这种键易于破裂是必要的一些应用中是期望的。 2)其中在聚合物链之间产生共价键的化学交联。聚合反应比如自由基或缩聚 反应用于化学交联大分子比如生物聚合物。还有能够与大分子反应的双官能分子比如双 官能的醛（例如戊二醛）或者二氯乙酸也用作交联剂。这种交联难以打破，并且需要化学 处理来使其破裂，像使用自由基比如过氧化物盐或次氯酸盐、氯酸盐或溴酸盐。这种交联 在一些油井应用比如堵水或提高油回收率中可能是期望的。用于纤维素的这种化学交联 剂的实例为甲醛和双官能的醛（例如戊二醛、二氯乙酸、聚环氧化物和尿素）。可与MFC 一起使用的用于淀粉聚合物的一些其它交联剂为三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、环氧氯丙烷 (epichlorophydrin)、磷酰氯、乙二醛和碳酸错（IV)铵。 近年来，已投入了大量精力开发瓜尔胶的备选增粘剂，因为：随着刺激活动快速增 长存在瓜尔豆供应短缺；瓜尔胶具有一定的温度限制；并且甚至在为了去除瓜尔胶而采用 的化学或酶处理后瓜尔胶在地层中留下残留物。 因此需要不遭受瓜尔胶缺点的备选增粘剂。 根据本专利技术，提供一种用于油井流体的增粘剂，所述增粘剂包含交联的微米或纳 米纤化纤维素（MFC)。 MFC可选自修饰的MFC，比如TEMPO介导的MFC、羧甲基化MFC和阳离子MFC、酶辅 助的MFC和机械生产的MFC。 根据一个实施方案，交联为物理交联，并可通过金属阳离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油井流体的增粘剂，所述增粘剂包含交联的微米或纳米纤化纤维素(MFC)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿尔巴古伊，A亚亚莫德特，
申请(专利权)人：埃尔凯姆有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO