一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法，制备步骤包括：S1、制备纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、提纯得到所需的纳米淀粉降滤失剂。该降滤失剂能够明显降低基浆常温API滤失量及高温高压滤失量，适用范围广泛，纳米淀粉颗粒可完全被生物降解，对环境无毒无害具有优异的环保性能。且该降滤失剂制备原理可靠，反应条件可控，制备原料成本廉价，降低了钻井工程成本。

A nano starch filtrate reducer for drilling fluid and its preparation method

The invention discloses a nanometer starch filtrate reducer for drilling fluid and a preparation method thereof. The preparation steps include: S1, preparation of nanometer starch; S2, preparation of etherified modified nanometer starch; S3, preparation of crude products of nanometer starch filtrate reducer; S4, purification of nanometer starch filtrate reducer required. The filtrate reducer can significantly reduce API filtration at room temperature and high temperature and high pressure. It has a wide range of applications. The nano-starch particles can be completely biodegraded, and has excellent environmental protection performance, which is non-toxic and harmless to the environment. The preparation principle of the fluid loss reducer is reliable, the reaction conditions are controllable, the raw material cost is low, and the drilling engineering cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法
本专利技术涉及天然高分子材料改进领域，特别涉及一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法。
技术介绍
在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，形成一个滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液的进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。但是在滤饼井壁形成的过程中，滤失的水分过多，滤饼过厚，细粘土颗粒随水分进入地层等都会影响正常钻井，并对地层造成伤害。钻井液的滤失及滤饼的形成在钻井过程中钻井液的滤失是必然的，通过滤失可形成滤饼保护井壁。但是钻井液滤失量过大，易引起页岩膨胀和坍塌，造成井壁不稳定。此外，滤失量增大的同时滤饼增厚，使井径缩小，给旋转的钻具造成较大的扭矩，起下钻时引起抽汲和压力波动，易造成压差卡钻。因此，适当地控制滤失量是钻井液的重要性能之一。显然，钻井液的滤失量与地层渗透率密切相关。但钻井液发生滤失的同时就有滤饼形成，钻井液再发生滤失时，必须经过已经形成的滤饼。因此，决定滤失量大小的主要因素是滤饼的渗透率。如何形成低渗透率的高质量滤饼，阻止钻井液的进一步滤失，是钻井液配制中要考虑的主要问题之一。要形成低渗透率、滤失量小的滤饼，在钻井液配制时必须具备两个条件：合理的多级分散的颗粒分布，即在钻井液中必须有大、中、小各种颗粒，并有合理的分布。实践表明，钻井液中必须含有比被钻地层最大孔隙小的和直径相当于地层最大孔隙尺寸三分之一的桥堵颗粒。这样有利于尽快桥堵刚钻开地层的大孔隙，减少瞬时滤失量。另外，钻井液必须含有尺寸由大到小，直至小到相当于溶胶颗粒的一系列颗粒。这样在钻井过程中，由大到小的颗粒相继桥堵由大到小的孔隙，如此循序渐进，孔隙越堵越小，滤饼越来越致密，其渗透性越来越小。钻井液中固相颗粒大小分布越合适，形成致密滤饼的时间就越短，滤饼渗透性越低。滤饼渗透性的高低，不仅与钻井液中所含胶体及细颗粒的尺寸分布、数量有关，而且与胶体颗粒类型密切相关。如果胶体颗粒扁平，水化性好，则在压力作用下容易变形，形成的滤饼渗透率自然就低。除上述条件外，在钻井液中还要添加降滤失剂来控制钻井液的滤失量。降滤失剂是指能降低钻井液滤失量的化学剂，降滤失剂多为水溶性高分子化合物。淀粉是植物经光合作用而形成的天然高分子，其产量仅次于纤维素，是植物储存能量的形式之一。它来源广泛、价格低廉，是取之不尽用之不竭的纯天然可再生资源。随着人口剧增和石油资源的紧缺，人类同时面临着资源与环境的双重压力，因此对以淀粉为代表的天然高分子进行开发和利用将日益紧迫。由于淀粉分子中的羟基的可反应性，可以通过醚化、交联、酯化、氧化和接枝共聚改性等途径赋予其新的性能。淀粉改性产物因其价格低廉、来源丰富，且绿色环保而成为重要的油田化学品之一。作为钻井液处理剂，因其具有强的抗盐性，可作为饱和盐水钻井液的降滤失剂，但该类处理剂抗温能力差，对钻井液体系粘度影响较大，在井底温度高时容易发酵，一般仅能用于130℃以下，限制了其进一步推广。纳米颗粒具有比表面积大、比热大等特性，广泛应用于医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等，但在钻井液中的应用研究较少，且尚未见纳米淀粉颗粒做钻井液用降滤失剂的报道。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂制备方法，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将10～40质量份的淀粉加至50～200质量份水中，于5～10℃温度下静置4～12h，在＜25℃环境下，用600～900W的高功率超声粉碎机超声粉碎1～3h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉将纳米淀粉加至50～100质量份的有机溶剂中，加热至40～60℃，氮气环境下加入5～15质量份碱化剂和5～30质量份醚化剂，反应1～3h后抽滤，洗涤滤饼并放入50～100质量份的有机溶剂中，在40～70℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入5～15质量份的碱化剂和1～5质量份的交联剂，反应1～5h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与1～40质量份的分散剂溶于50～100质量份的水中，然后以0.1～4mL/min的滴加速率滴加至400～2000质量份的有机溶剂中，滴加完毕后离心、烘干、粉碎，得到所需的纳米淀粉降滤失剂。可选的，所述高功率超声粉碎机的功率为700～800W；所述超声粉碎进行2.3～2.6h；所述滴加速率为0.5～1.5mL/min。可选的，钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将25质量份的淀粉加至180质量份水中，于9℃温度下静置5h，在＜25℃环境下，用800W的高功率超声粉碎机超声粉碎2.6h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉悬浮液将纳米淀粉加至100质量份的有机溶剂中，加热至52℃，氮气环境下加入10质量份碱化剂和10质量份醚化剂，反应2.5h后抽滤，洗涤滤饼并放入80质量份的有机溶剂中，在45℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入15质量份的碱化剂和3质量份的交联剂，反应3h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与10质量份的分散剂溶于100质量份的水中，然后以0.5mL/min的滴加速率滴加至2000质量份的有机溶剂中，滴加完毕后离心、烘干、粉碎，得到所需的纳米淀粉降滤失剂。可选的，钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将10质量份的淀粉加至120质量份水中，于7℃温度下静置7h，在＜25℃环境下，用700W的高功率超声粉碎机超声粉碎2.3h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉悬浮液将纳米淀粉加至100质量份的有机溶剂中，加热至48℃，氮气环境下加入5质量份碱化剂和5质量份醚化剂，反应1h后抽滤，洗涤滤饼并放入50质量份的有机溶剂中，在50℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入5质量份的碱化剂和2质量份的交联剂，反应2h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与5质量份的分散剂溶于50质量份的水中，然后以1.5mL/min的滴加速率滴加至800质量份的有机溶剂中，滴加完毕后离心、烘干、粉碎，得到所需的纳米淀粉降滤失剂。可选的，所述淀粉包括下列物质任意一种或多种：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉。可选的，所述有机溶剂包括下列物质任意一种或多种：甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮和乙二醇单丁醚。可选的，所述碱化剂包括下列物质任意一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将10～40质量份的淀粉加至50～200质量份水中，于5～10℃温度下静置4～12h，在＜25℃环境下，用600～900W的高功率超声粉碎机超声粉碎1～3h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉悬浮液将纳米淀粉加至50～100质量份的有机溶剂中，加热至40～60℃，氮气环境下加入5～15质量份碱化剂和5～30质量份醚化剂，反应1～3h后抽滤，洗涤滤饼并放入50～100质量份的有机溶剂中，在40～70℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入5～15质量份的碱化剂和1～5质量份的交联剂，反应1～5h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与1～40质量份的分散剂溶于50～100质量份的水中，然后以0.1～4mL/min的滴加速率滴加至400～2000质量份的有机溶剂中，滴加完毕后离心、烘干、粉碎，得到所需的纳米淀粉降滤失剂。...

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将10～40质量份的淀粉加至50～200质量份水中，于5～10℃温度下静置4～12h，在＜25℃环境下，用600～900W的高功率超声粉碎机超声粉碎1～3h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉悬浮液将纳米淀粉加至50～100质量份的有机溶剂中，加热至40～60℃，氮气环境下加入5～15质量份碱化剂和5～30质量份醚化剂，反应1～3h后抽滤，洗涤滤饼并放入50～100质量份的有机溶剂中，在40～70℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入5～15质量份的碱化剂和1～5质量份的交联剂，反应1～5h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与1～40质量份的分散剂溶于50～100质量份的水中，然后以0.1～4mL/min的滴加速率滴加至400～2000质量份的有机溶剂中，滴加完毕后离心、烘干、粉碎，得到所需的纳米淀粉降滤失剂。2.如权利要求1所述的钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述高功率超声粉碎机的功率为700～800W；所述超声粉碎进行2.3～2.6h；所述滴加速率为0.5～1.5mL/min。3.如权利要求2所述的钻井液用纳米淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备纳米淀粉将25质量份的淀粉加至180质量份水中，于9℃温度下静置5h，在＜25℃环境下，用800W的高功率超声粉碎机超声粉碎2.6h，过滤后取滤饼得到所需纳米淀粉；S2、制备醚化改性的纳米淀粉悬浮液将纳米淀粉加至100质量份的有机溶剂中，加热至52℃，氮气环境下加入10质量份碱化剂和10质量份醚化剂，反应2.5h后抽滤，洗涤滤饼并放入80质量份的有机溶剂中，在45℃和氮气环境下，搅拌均匀，得到醚化改性的纳米淀粉悬浮液；S3、制备纳米淀粉降滤失剂粗产品在醚化改性的纳米淀粉悬浮液中加入15质量份的碱化剂和3质量份的交联剂，反应3h后用酸液调节pH至中性，过滤得到纳米淀粉降滤失剂粗产品；S4、纳米淀粉降滤失剂粗产品的提纯洗涤纳米淀粉降滤失剂粗产品，然后与10质量份的分散剂溶于100质量份的水中，然后以0.5mL/min的滴加速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱正松，周国伟，钟汉毅，王帝，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37