纤维素接枝共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及降滤失剂领域，公开了一种纤维素接枝共聚物及其制备方法和应用。该接枝共聚物包括羧甲基纤维素主链和侧链，所述侧链包括式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元；所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2‑6)：(1‑4)：(1‑3)：1。本发明专利技术提供的纤维素接枝共聚物作为降滤失剂用于钻井液中，能够提高钻井液的抗温耐温性能、抗钙抗盐性能，改善钻井液的降滤失效果，且能够满足环保的要求；

Cellulose Graft Copolymer and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
纤维素接枝共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及降滤失剂领域，具体涉及一种纤维素接枝共聚物，纤维素接枝共聚物的制备方法，以及维素接枝共聚物在钻井液中的应用。
技术介绍
随着石油工业的发展和石油需求的不断增长，油气的勘探开发慢慢向中深部方向发展，并且油气勘探开发中的环境保护越来越受到重视，而开采过程中钻井液处理剂又是不可或缺的一部分，对其要求也越来越高，为此提高钻井液的安全、高效、环保性能是一个亟需解决的问题。在钻井液处理剂中，降滤失剂用量大、种类繁多，主要为天然材料或天然材料改性产物和合成聚合物类。天然材料及其改性产物包括淀粉、纤维素、植物胶、黄原胶及其衍生物；合成聚合物主要以酚类单体与醛类单体缩聚的酚醛树脂、乙烯丙烯类单体反应物为主。在特定的情况下，超细碳酸钙、陶瓷粉灰等无机化合物可以进行复配作为降滤失剂。随着油气田过度开采，钻井的外在条件变得更加的苛刻，往往在更加复杂的地层进行，为此研发抗高温、环保型降滤失剂迫在眉睫。近年来，天然材料得到人们的重视，并逐渐成为钻井液技术重要的研究方向之一，主要是因为其来源广泛、价格低廉、便于接枝改性且环保易降解。天然高分子中纤维素及改性产品逐渐代替传统的钻井液处理剂，成为用途最广泛的处理剂之一。由于纤维素分子主链是以醚键相连结，在钻井液中抗温一般只能达到120℃左右，同时其抗盐抗钙污染能力有限。为提高其抗温能力，现有技术中通常对纤维素进行改性处理。常用的改性方式包括：纤维素的物理改性、纤维素的生物改性和纤维素的化学改性。纤维素的物理改性是指不添加任何的化学药剂，在外力的作用下改变纤维素的粒径，虽然没有改变其化学组分，但是性质已经发生变化。纤维素的生物改性主要指纤维素通过生物酶改变自身的性质，尤其是纤维素酶，主要运用于造纸行业，多用于造纸行业。纤维素的化学改性主要包括：1)纤维素的酯化、醚化纤维素分子上的羟基能够与不同的单体反应生成纤维素酯、纤维素醚等各类纤维素大分子聚合物。2)纤维素的氧化同样针对纤维素中的羟基，在一定条件下通过氧化将醛基、羧基等基团引入纤维素，将羧酸纤维素用NaOH进行处理可得到-COONa，该试剂由于水解作用呈弱碱性，可以用于处理酸性废液和酸性气体。3)纤维素接枝共聚为了达到不同的性能要求，在纤维素分子上接枝相应的单体基团，从而赋予纤维素一些新的功能。改性纤维素与天然纤维素相比在性能上有了一定的提升，但相对分子量改变不大，导致其粘度、强度的改善上受到很大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的纤维素类降滤失剂抗温能力有限的问题，提供了一种纤维素接枝共聚物，纤维素接枝共聚物的制备方法，以及维素接枝共聚物作为降滤失剂的应用。本专利技术提供的纤维素接枝共聚物作为降滤失剂用于钻井液中，能够提高钻井液的抗温耐温性能、抗钙抗盐性能，改善钻井液的降滤失效果，且能够满足环保的要求。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种纤维素接枝共聚物，该接枝共聚物包括羧甲基纤维素主链和侧链，所述侧链包括式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元；所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。本专利技术第二方面提供了一种制备纤维素接枝共聚物的方法，该方法包括：在惰性气体保护下，在引发剂存在下，将羧甲基纤维素和单体混合物在水中进行接枝共聚反应，得到含所述纤维素接枝共聚物的聚合物溶液；其中，所述单体混合物包括：丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述羧甲基纤维素、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵用量的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。本专利技术第三方面提供了一种由上述方法制备得到的纤维素接枝共聚物。本专利技术第四方面提供了本专利技术第一方面和第三方面所述的纤维素接枝共聚物作为钻井液降虑失剂的应用。本专利技术提供的纤维素接枝共聚物作为降滤失剂用于钻井液中，能够提高钻井液的抗温耐温性能、抗钙抗盐性能，改善钻井液的降滤失效果，且能够满足环保的要求。附图说明图1是羧甲基纤维素的红外光谱图；图2是本专利技术实施例1制备的纤维素接枝共聚物A1的红外光谱图；图3是本专利技术实施例1制备的纤维素接枝共聚物A1的热失重曲线。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种纤维素接枝共聚物，该接枝共聚物包括羧甲基纤维素主链和侧链，所述侧链包括式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元；所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。在本专利技术中，所述纤维素接枝共聚物可作为钻井液降滤失剂使用。本专利技术的专利技术人在研究中发现，在羧甲基纤维素主链上同时接枝式(1)-式(3)所示的结构单元，并控制羧甲基纤维主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比在(2-6)：(1-4)：(1-3)：1范围内，作为钻井液降滤失剂使用时，能够提高钻井液的抗温耐温性能、抗钙抗盐性能，改善钻井液的降滤失效果。在本专利技术中，所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比通过制备过程中羧甲基纤维素和各单体的质量用量比计算得到。优选地，所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2-6)：(2-4)：(1-3)：1，进一步优选为(2-6)：(2-3)：(1-2)：1。在本专利技术中，优选所述纤维素接枝共聚物的粘均分子量为200万至300万。本专利技术第二方面提供了一种制备纤维素接枝共聚物的方法，该方法包括：在惰性气体保护下，在引发剂存在下，将羧甲基纤维素(CMC)和单体混合物在水中进行接枝共聚反应，得到含所述纤维素接枝共聚物的聚合物溶液。根据本专利技术中，作为接枝单体，所述单体混合物包括：丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(METAC)。在本专利技术中，所述羧甲基纤维素、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵用量的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。在本专利技术中，羧甲基纤维素、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵均可以商购获得。为进一步提高钻井液的抗温耐温性能、抗钙抗盐性能，改善钻井液的降滤失效果，优选地，所述羧甲基纤维素、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵用量的质量比为(2-6)：(2-4)：(1-3)：1，进一步优选为(2-6)：(2-3)：(1-2)：1。在本专利技术中，优选情况下，所述接枝聚合反应的条件使得所得纤维素接枝共聚物的粘均分子量为200万本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素接枝共聚物，其特征在于，该接枝共聚物包括羧甲基纤维素主链和侧链，所述侧链包括式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，

【技术特征摘要】
1.一种纤维素接枝共聚物，其特征在于，该接枝共聚物包括羧甲基纤维素主链和侧链，所述侧链包括式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。2.根据权利要1所述的纤维素接枝共聚物，其中，所述羧甲基纤维素主链与式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(2-6)：(2-3)：(1-2)：1。3.根据权利要1所述的纤维素接枝共聚物，其中，所述纤维素接枝共聚物的粘均分子量为200万至300万。4.一种制备纤维素接枝共聚物的方法，该方法包括：在惰性气体保护下，在引发剂存在下，将羧甲基纤维素和单体混合物在水中进行接枝共聚反应，得到含所述纤维素接枝共聚物的聚合物溶液；其中，所述单体混合物包括：丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；羧甲基纤维素、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵用量的质量比为(2-6)：(1-4)：(1-3)：1。5.根据权利要求4所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维安，李轩，宿振国，陈二丁，刘均一，曹杰，王婧雯，钟汉毅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，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：山东,37