一种磺烷基化淀粉、其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及淀粉改性技术领域，本发明专利技术提供了一种磺烷基化淀粉、其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：在碱性条件下，将淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在水性溶剂中进行反应，得到磺烷基化淀粉，所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基。所述磺烷基化淀粉用于钻井液中，在有效的控制钻井液滤失量的同时，可以提高钻井液的抗盐污染，特别是抗钙离子污染的能力。并且，该产品中的磺酸基也有利于改善钻井液的热稳定性，扩大适用范围。此外，本发明专利技术产品的生产工艺简单、生产成本低，生产效率高，产品质量稳定，利于应用。

【技术实现步骤摘要】
一种磺烷基化淀粉、其制备方法和应用
本专利技术涉及淀粉改性
，尤其涉及一种磺烷基化淀粉、其制备方法和应用。
技术介绍
近几年，淀粉改性产物因来源丰富、绿色、价廉而成为重要的钻井液处理剂。最初人们将预胶化或膨化淀粉用于钻井液，但使用时会因发酵而导致钻井液起泡，使效果变差。并且，当温度超过100℃后，甚至会因淀粉的完全降解而失效。20世纪80年代开发应用了羧甲基淀粉(CMS)，抗温能力有了一定提高；而将淀粉与烯类单体的接枝共聚可使抗温能力进一步改善，但成本增加。以CMS为代表的淀粉改性产品是公认的饱和盐水钻井液理想的降滤失剂，深受钻井液行业重视。但是，羧甲基淀粉在应用中存在抗钙能力低，不能满足高矿化度钻井液滤失量控制等问题，即因抗温，特别是抗钙能力不足而限制了其应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种磺烷基化淀粉、其制备方法和应用，本专利技术提供的磺烷基化淀粉用作钻井液处理剂时，具有较强的抗温能力和抗钙能力，利于应用。本专利技术提供一种磺烷基化淀粉，其由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在碱性条件下反应制得；所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基。优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉和小麦淀粉中的一种或多种。优选地，所述水溶性卤代乙磺酸盐为2-氯代乙磺酸钠、2-溴代乙磺酸钠或2-碘代乙磺酸钠。优选地，所述磺烷基化淀粉的磺化度为0.1～0.6；1wt％磺烷基化淀粉水溶液的粘度为50～200mPa·s。本专利技术提供一种磺烷基化淀粉的制备方法，包括以下步骤：在碱性条件下，将淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在水性溶剂中进行反应，得到磺烷基化淀粉。优选地，所述水性溶剂为由醇和水形成的混合溶液。优选地，所述反应在催化剂存在的条件下进行，所述催化剂选自苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。优选地，所述淀粉、水溶性卤代乙磺酸盐和催化剂的摩尔比为1:(0.505～1.05):(0.025～0.05)。优选地，所述反应的温度为35～70℃，所述反应的时间为1h～10h。本专利技术还提供一种钻井液，包括处理剂，所述处理剂包括上文所述的磺烷基化淀粉。与现有技术相比，本专利技术提供的磺烷基化淀粉由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在碱性条件下反应制得；其同时含有乙磺酸基和羟基等基团。所述磺烷基化淀粉用于钻井液中，在有效的控制钻井液滤失量的同时，可以提高钻井液的抗盐污染，特别是抗钙离子污染的能力。并且，该产品中的磺酸基也有利于改善钻井液的热稳定性，扩大适用范围。此外，本专利技术产品的生产成本低，生产效率高，产品质量稳定。附图说明图1是本专利技术实施例在含1.5％样品的饱和盐水钻井液中CaCl2加量对钻井液滤失量的影响。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种磺烷基化淀粉，其由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在碱性条件下反应制得；所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基。本专利技术提供的磺烷基化淀粉可用于钻井液中，具有较强的抗温能力和抗钙能力，可以扩大淀粉类处理剂的应用范围。本专利技术提供的磺烷基化淀粉由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐，在碱性条件下反应制得。其中，所述淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉和小麦淀粉中的一种或多种，本专利技术没有特殊限制，采用市售产品即可。所述水溶性卤代乙磺酸盐作为磺化剂，可在淀粉中引入乙磺酸基；其优选为2-卤代乙磺酸钠，更优选为2-氯代乙磺酸钠、2-溴代乙磺酸钠或2-碘代乙磺酸钠。在本专利技术中，所述淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐的摩尔比优选为1:(0.505～1.05)，更优选为1：(0.6～0.9)。所述碱性条件可由氢氧化钠或氢氧化钾等碱性物质提供，优选采用氢氧化钠。在本专利技术的一些实施例中，可采用质量分数为50％的氢氧化钠水溶液提供碱性条件；所述淀粉、氢氧化钠和磺化剂的摩尔比优选为1:(0.905～1.2):(0.505～1.05)。在本专利技术中，所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基，用于钻井液中，在有效的控制钻井液滤失量的同时，可以提高钻井液的抗盐污染，特别是抗钙离子污染的能力。并且，该产品中的磺酸基也有利于改善钻井液的热稳定性，扩大适用范围。磺化度(DS)反映了聚合物含有磺酸基团的多少；在本专利技术的实施例中，所述磺烷基化淀粉的磺化度可为0.1～0.6(灼烧后用BaCl2滴定测得)。在本专利技术的实施例中，1wt％磺烷基化淀粉水溶液的粘度为50～200mPa·s(25℃温度下测得)。本专利技术提供了一种磺烷基化淀粉的制备方法，包括以下步骤：在碱性条件下，将淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在水性溶剂中进行反应，得到磺烷基化淀粉。本专利技术合成了具有对高价金属离子不敏感的磺酸基团的淀粉衍生物，即制备得到磺烷基化淀粉，其抗温能力和抗钙能力较强，可以扩大淀粉类处理剂的应用范围。本专利技术实施例按照一定的物质的量比例，将淀粉、碱性物质和水溶性乙磺酸盐加入水性溶剂体系中，进行反应。本专利技术优选在水性溶剂中先加入淀粉，然后加入碱性物质，搅拌后再加入水溶性乙磺酸盐反应。在本专利技术中，所述淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉和小麦淀粉中的一种或多种，本专利技术没有特殊限制，采用市售产品即可。所述水溶性卤代乙磺酸盐作为磺化剂，可在淀粉中引入乙磺酸基；其优选为2-卤代乙磺酸钠，更优选为2-氯代乙磺酸钠、2-溴代乙磺酸钠或2-碘代乙磺酸钠。其中，所述淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐的摩尔比优选为1:(0.505～1.05)。在本专利技术中，所述碱性条件可由氢氧化钠或氢氧化钾等碱性物质提供，优选采用氢氧化钠。在本专利技术的一些实施例中，可采用质量分数为50％的氢氧化钠水溶液提供碱性条件；所述淀粉、氢氧化钠和磺化剂的摩尔比优选为1:(0.905～1.2):(0.505～1.05)。本专利技术的反应过程在水性溶剂中进行，所述水性溶剂优选为由醇和水形成的混合溶液，这样不仅反应效率高，而且产品反应过程容易控制、工艺操作简单，产品质量稳定。此外，溶剂容易实现回收再利用，生产成本低。在本专利技术中，所述醇可以是甲醇、乙醇或异丙醇。所述醇-水体系中，醇与水的体积比优选为(7：3)～(6:4)。在本专利技术中，所述反应优选在催化剂存在的条件下进行；所述催化剂优选自苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵(TBAB)、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。所述淀粉、水溶性卤代乙磺酸盐和催化剂的摩尔比优选为1:(0.505～1.05):(0.025～0.05)；在本专利技术的一些实施例中，以物质的量计，所述淀粉：氢氧化钠：磺化剂：催化剂＝1:(0.905～1.2)：(0.505～1.05)：(0.025～0.05)。本专利技术实施例按照上述比例，将淀粉加入醇-水体系中，然后加入碱性物质，优选于室温下搅拌0.5h～4h；再加入磺化剂和催化剂，搅拌下升温至反应温度，反应一定时间后，得到反应液。其中，所述反应的温度优选为35～70℃，更优选为40～60℃。所述反应的时间优选为1h～10h，更优选为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺烷基化淀粉，其特征在于，由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在碱性条件下反应制得；所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基。

【技术特征摘要】
1.一种磺烷基化淀粉，其特征在于，由淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在碱性条件下反应制得；所述磺烷基化淀粉含有乙磺酸基和羟基。2.根据权利要求1所述的磺烷基化淀粉，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉和小麦淀粉中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的磺烷基化淀粉，其特征在于，所述水溶性卤代乙磺酸盐选自2-氯代乙磺酸钠、2-溴代乙磺酸钠或2-碘代乙磺酸钠。4.根据权利要求1所述的磺烷基化淀粉，其特征在于，所述磺烷基化淀粉的磺化度为0.1～0.6；1wt％磺烷基化淀粉水溶液的粘度为50～200mPa·s。5.一种磺烷基化淀粉的制备方法，包括以下步骤：在碱性条件下，将淀粉和水溶性卤代乙磺酸盐在水性溶剂中进行反应，得到磺烷基化淀粉。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11