一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有抗温性较强、抗二价盐、能够有效降低水基钻井液滤失量的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂及其制备方法。所述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂包括：淀粉1000质量份，氢氧化钠200-500质量份，氯乙酸300-500质量份，碳酸钠200-400质量份，甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇300-600质量份，水2000-3000质量份，疏水单体800-1800质量份，引发剂10-20质量份，氯仿0.5-1.0质量份。该双亲性淀粉降滤失剂具有较高的抗高温能力，抗一价盐至饱和盐水、抗二价盐至5.0%；具有一定的油分散性，可用作油基钻井液的降滤失剂；与各种钻井液处理剂配伍性良好。

Parent starch filtrate loss agent for water base drilling fluid and preparation method thereof

The invention provides a two parent starch filtrate loss agent for water base drilling fluid, which has strong temperature resistance, anti two valence salt, and can effectively reduce the water loss of water base drilling fluid and the preparation method thereof. The water-based drilling fluid with amphiphilic starch filtrate reducer comprises 1000 phr starch, sodium hydroxide 200-500, chloroacetic acid 300-500, sodium carbonate 200-400, methanol, ethanol, propanol and isopropanol 300-600 quality, water quality 2000-3000, hydrophobic monomer 800-1800 quality, initiator 10-20 quality a mass of a chloroform 0.5-1.0. The amphiphilic starch filtrate reducer has high temperature resistance, resistance to monovalent salt saturated salt water and anti salt price of two to 5%; has a certain oil dispersion, can be used as filtration oil base drilling fluid loss agent; and all kinds of good compatibility with drilling fluid treating agent.

【技术实现步骤摘要】
一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂及其制备方法
本专利技术设计石油勘探井和生产井在钻井过程中所使用的一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂及其制备方法。
技术介绍
目前，国内仅有醚化淀粉在钻井领域作为水基降滤失剂来使用，但其抗温性仅在100℃上下，抗盐能力较差，且不能在油基钻井液中使用，这就大大限制了其应用范围。其它改性途径产品，比如接枝、交联等复合改性，研究报道较多，但产品工艺复杂、杂质较多、成本较高、环保性不佳，实际现场应用极少。因此，采用一种简单、成本低廉的合成工艺生产出抗温耐盐型钻井液用双亲型淀粉处理剂就成为目前亟需解决的问题。目前，国内仅有醚化淀粉在钻井领域作为水基降滤失剂来使用，但其抗温性仅在100℃上下，在无固相钻井液中，井下温度达到100℃时，醚化淀粉需要大量补充，以抵消温度损耗，导致钻井液频繁调控，劳动量、成本、钻井风险增加。且醚化淀粉抗盐能力较差，且不能在油基钻井液中使用，这就大大限制了其应用范围。其它改性途径产品，比如接枝、交联等复合改性，研究报道较多，但产品工艺复杂、杂质较多、成本较高、环保性不佳，实际现场应用极少。柯扬船和胡毅等(高校化学工程学报,2011,25(5):832-837；专利CN201010133212.9)以羧甲基淀粉为原料，苯甲酰氯等为疏水试剂直接接枝的方法进行疏水改性制备双亲性淀粉，该淀粉作为储层保护处理剂用于钻井液中，渗透率恢复值大于90％。直至目前为止，尚无双亲淀粉用作水基钻井液降滤失剂的报道。采用新的合成方法，提高淀粉的耐温耐盐性，扩大使用范围。目前亟需开发一种工艺简单、成本低廉的合成方法生产出具有抗温、耐盐性能的双亲淀粉降滤失剂。本专利技术的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种具有抗温性较强、抗二价盐、能够有效降低水基钻井液滤失量的双亲型降滤失剂。本专利技术采用蜡质玉米淀粉先与亲水改性剂反应，后通过自由聚合反应将疏水单体接枝到蜡质玉米淀粉，形成的双亲淀粉可用作钻井液降滤失剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用蜡质玉米淀粉先与亲水改性剂反应，后通过自由聚合反应将疏水单体接枝到蜡质玉米淀粉上而形成的一种水基钻井液用抗温、耐盐性能的双亲淀粉降滤失剂及其制备方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，所述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂的结构式如下所示：式中，R1、R2选自CH2COO-Na+、中的任意一种，R3选自H、CH2COO-Na+、中的任意一种；其中，R1-R3不能同时选自CH2COO-Na+，但至少有一个选自CH2COO-Na+；n为350-500的整数，x、y为5-25的整数。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂包括：淀粉1000份，氢氧化钠200-500份，氯乙酸300-500份，碳酸钠200-400份，甲醇300-600份，水2000-3000份，疏水单体800-1800份，引发剂10-20份，氯仿0.5-1.0份；各组分均为质量份(克)。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述淀粉选自蜡质玉米淀粉，其相对分子质量为5.7万-8.1万，支链淀粉含量超过98％。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述甲醇可以由等质量的乙醇、丙醇或异丙醇代替。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述疏水单体选自3-苯基-2-丙烯酸、丙烯腈和丙烯酸中的任意一种。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮和叔丁基过氧化氢中的任意一种。根据本专利技术的另外一个方面，提供了一种上述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂的制备方法，包括：(1)称取1000份淀粉，加入三口烧瓶中，然后加入100-300份甲醇，将三口烧瓶放置在温度为35℃的水浴中，搅拌30分钟；(2)依次加入100-300份氢氧化钠和2000-3000份水，继续搅拌30分钟；(3)依次加入100-200份氢氧化钠、300-500份氯乙酸和200-300份甲醇，升温至60℃，反应60-80分钟；(4)冷却至室温，依次加入100-200份碳酸钠和0.5-1.0份氯仿，继续搅拌10分钟；(5)依次加入100-200份碳酸钠和800-1800份疏水单体，升温至40-50℃，搅拌30-40分钟，期间通入氮气；(6)加入10-20份引发剂，升温至70-80℃，继续反应120-180分钟；(7)停止搅拌，将温度降至室温，并继续放置120-180分钟后，出料；(8)离心分离，用去离子水洗3次，然后经滤纸过滤，过滤后产物用有机溶剂冲洗3-5次，在70℃真空干燥箱中干燥、粉碎得本专利技术产品。优选的，在上述制备方法中，所述搅拌转速为300-500转/分钟。优选的，在上述制备方法中，所述室温为10-25℃，优先选择25℃。优选的，在上述制备方法中，所述步骤(5)、(6)中反应温度分别为45℃和75℃。优选的，在上述制备方法中，所述步骤(3)、(5)、(6)、(7)中反应时间分别为70分钟、35分钟、150分钟、150分钟。优选的，在上述制备方法中，所述步骤(8)中的离心次数为4次。优选的，在上述制备方法中，所述有机溶剂选自乙醇、丙醇、己烷、异丙醇、石油醚中的任意一种。本专利技术与现有技术相比具有如下优势：该双亲性淀粉降滤失剂具有较高的抗高温能力，可在130～150℃使用；双亲性淀粉抗一价盐至饱和盐水、抗二价盐至5.0％；双亲性淀粉对钻井液粘度影响不大；双亲性淀粉可完全生物降解，无生物毒性，对环境没有影响；具有一定的油分散性，可用作油基钻井液的降滤失剂；双亲性淀粉与各种钻井液处理剂配伍性良好。具体实施方式结合实例进一步说明本专利技术。实例1称取1000份淀粉，加入三口烧瓶中，然后加入100份甲醇，将三口烧瓶放置在温度为35℃的水浴中，以300转/分钟转速搅拌30分钟；依次加入100份氢氧化钠和2000份水，继续搅拌30分钟；依次加入100份氢氧化钠、300份氯乙酸，200份甲醇，升温至60℃，反应60分钟；冷却至室温(10℃)，依次加入100份碳酸钠和0.5份氯仿，继续搅拌10分钟；依次加入100份碳酸钠和800份丙烯酸，升温至40℃，以500转/分钟转速搅拌30分钟，期间通入氮气；加入10份过硫酸铵，升温至70℃，继续反应120分钟；停止搅拌，将温度降至室温(10℃)，并继续放置120分钟后，出料；离心分离，用去离子水洗3次，然后经滤纸过滤，过滤后产物用丙醇冲洗3次，在70℃真空干燥箱中干燥、粉碎得本专利技术产品。实例2称取1000份淀粉，加入三口烧瓶中，然后加入200份甲醇，将三口烧瓶放置在温度为35℃的水浴中，以300转/分钟转速搅拌30分钟；依次加入150份氢氧化钠和2500份水，继续搅拌30分钟；依次加入100份氢氧化钠、400份氯乙酸，200份甲醇，升温至60℃，反应70分钟；冷却至室温(15℃)，依次加入150份碳酸钠和1.0份氯仿，继续搅拌10分钟；依次加入200份碳酸钠和1500份3-苯基-2-丙烯酸，升温至50℃，以500转/分钟转速搅拌35分钟，期间通入氮气；加入15份过硫酸钾，升温至75℃，继续反应160分钟；停止搅拌，将温度降至室温(15℃)，并继续放置150分钟后，出料；离心分离，用去离子水洗3次，然后经滤纸过滤，过滤后产物用异丙醇冲洗5次，在70℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其结构式如下所示：2.根据权利要求1所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，式中R1、R2选自CH2COO-Na+、中的任意一种，R3选自H、CH2COO-Na+、中的任意一种；其中，R1-R3不能同时选自CH2COO-Na+，但至少有一个选自CH2COO-Na+；n为350-500的整数，x、y为5-25的整数。3.根据权利要求1或2所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，包括：淀粉1000份，氢氧化钠200-500份，氯乙酸300-500份，碳酸钠200-400份，甲醇300-600份，水2000-3000份，疏水单体800-1800份，引发剂10-20份，氯仿0.5-1.0份；各组分均为质量份(克)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，所述淀粉选自蜡质玉米淀粉，其相对分子质量为5.7万-8.1万，支链淀粉含量超过98％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，所述甲醇可以由等质量的乙醇、丙醇或异丙醇代替。6.根据权利要求1-5中任一项所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，所述疏水单体选自3-苯基-2-丙烯酸、丙烯腈和丙烯酸中的任意一种。7.根据权利要求1-6中任一项所述的水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮和叔丁基过氧化氢中的任意一种。8.一种根据权利要求1-7中任一项所述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂的制备方法，包括：(1)称取1000份淀粉，加入三口烧瓶中，然后加入100-300...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝强，郑成胜，徐运波，张鹏，李公让，张敬辉，张虹，夏晔，张妍，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11