淀粉基降滤失剂的合成工艺及其降滤失机理研究

综述了国内外新型淀粉基钻井液降滤失剂的合成工艺,并分析了淀粉基降滤失剂的降滤失机理。研究结果表明,近期发展起来的淀粉基降滤失剂的合成工艺有半干法、微波辅助干法、微乳化法、双水相法等。淀粉基降滤失剂降滤失机理分为增黏机理、吸附-水化机理、捕集机理、物理堵塞机理等4种。研究结果可为开发淀粉基降滤失剂绿色制备工艺,以及研发新型淀粉基降滤失剂提供理论依据。     

低共熔溶剂中淀粉羟丙基醚化的研究

在[氯化胆碱][乙二醇]低共熔溶剂中对玉米淀粉进行羟丙基醚化反应,反应温度为40℃,反应时间分别为12 h、24 h和48 h,环氧丙烷添加量分别为干基淀粉量的10%、30%、50%(质量比)。产品羟丙基化淀粉的FT-IR图谱中1 050～1 200 cm~(-1)附近出现了强吸收峰和~1H-NMR测试中出现的醚基特征信号,均证实了淀粉醚化反应的发生。羟丙基取代度随着环氧丙烷的添加量和反应时间而增加。另外,XRD谱图表明,与原始淀粉相比,醚化淀粉的结晶度显著降低。通过SEM发现,原始淀粉为分散的圆形、钟形或半椭圆颗粒,而醚化淀粉颗粒尺寸增大,并呈现不规则形状。     

淀粉接枝AM／SSS／DAC降滤失剂的制备与性能

以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合将淀粉、丙烯酰胺（AM）、丙烯酰氧基三甲基溴化铵（DAC）和苯乙烯磺酸钠（SSS）接枝共聚制备了淀粉接枝聚合物降滤失剂,探讨了引发剂用量、苯乙烯磺酸钠用量和温度等对淀粉接枝聚合物降滤失剂水溶液表观粘度的影响,以及DAC含量对淀粉接枝聚合物钻井液性能的影响,采用XRD衍射对淀粉接枝聚合物降滤失剂的结构进行表征。结果表明所合成的淀粉接枝聚合物降滤失剂水溶液表观粘度的温度敏感性较低,淀粉接枝聚合物钻井液在高浓度盐水基浆（20％NaCl和10％CaCl2）中具有较好的降滤失性和抗盐性,XRD证实了淀粉接枝聚合物降滤失剂的结构。     

抗高温耐盐型钻井液用降滤失剂的合成与性能评价

选用对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)单体为原料,利用自由基聚合的方式,得到一种抗高温耐盐聚合物降滤失剂.通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)表明合成产物结构与设计结构相符.当降滤失剂加量为1.8%时,室温下和210℃下淡水基浆的滤失量分别为7.9mL和13.5mL;在25%NaCl和3%CaCl₂的盐水泥浆中,钻井液的滤失量分别为14.8mL和11.0mL.通过扫描电镜(SEM)可以分析钻井液形成的滤饼的微观结构,由此得到降滤失剂作用的机理是:当降滤失剂吸附在黏土表面时,降滤失剂可以使黏土颗粒在钻井液中分散,从而形成致密的滤饼来减少滤失量.     

复合变性淀粉降滤失剂的合成与评价

以玉米淀粉为原料,3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为醚化剂,环氧氯丙烷为交联剂,得到复合变性淀粉降滤失剂(CES)。CES加入量为1.5%时,在淡水基浆、4%盐水基浆、饱和盐水基浆中API失水分别为6.1,6.7,7.1 m L,在180℃下仍具有较好的抗温能力。在含有40%CaCl_2的淡水基浆中,API失水为9.1 m L,抗钙性能较好。     

复合变性淀粉降滤失剂的合成与评价

以玉米淀粉为原料,3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为醚化剂,环氧氯丙烷为交联剂,得到复合变性淀粉降滤失剂(CES)。CES加入量为1.5%时,在淡水基浆、4%盐水基浆、饱和盐水基浆中API失水分别为6.1,6.7,7.1 m L,在180℃下仍具有较好的抗温能力。在含有40%CaCl_2的淡水基浆中,API失水为9.1 m L,抗钙性能较好。     

P(ST-g-ACA)/BT复合降滤失剂的合成与性能

以玉米淀粉、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵和膨润土为原料,采用单体插层原位聚合法制备了一种复合降滤失剂P(ST-g-ACA)/BT。采用FTIR、XRD、TGA和TEM对其进行表征,对降滤失剂的降滤失性能和流变性能进行了评价,并对其降滤失机理进行了推测。结果表明,该降滤失剂具有"鸡蛋卷"结构和良好的热稳定性。当P(ST-g-ACA)/BT加入量为基浆质量的2.0%时,淡水基浆中滤失量为4 mL(常温中压),含量为10%盐水基浆中(以去离子水的质量为基准,下同)滤失量为22 mL(150℃、3.5 MPa),表明降滤失剂能提高水基钻井液的热稳定性、耐盐性和降滤失性。在含量为10%盐水基浆中,与其他降滤失剂相比,P(ST-g-ACA)/BT降滤失效果明显。     

抗温抗盐改性淀粉降滤失剂的合成与性能研究

淀粉作为一种天然高分子,是一种环境友好的天然改性材料。改性淀粉降滤失剂可以使钻井液在井壁上形成薄而致密的滤饼,有效降低钻井液的滤失量,稳固井壁。本文以酸解羧甲基淀粉为原料,丙烯酰胺(AM)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、三羟乙基烯丙基氯化铵(THAAC)为单体,采用接枝共聚合成了改性淀粉降滤失剂CASANT,并对其结构、耐温性和抗钙镁等性能进行了研究。结果表明,加入1.0 wt%的降滤失剂,在淡水基浆和10 wt%NaCl盐水基浆中的滤失量分别为6.5 mL和8.2 mL;热滚180℃后,滤失量为10.1 mL。在含有5000 mg·L~(-1)钙离子和1000mg·L~(-1)镁离子的淡水基浆中的滤失量为7.5 mL。降滤失剂CASANT在淡水基浆和盐水基浆中均有较好的降滤失效果,且具有较好的抗钙镁性能。     

四元共聚钻井液降滤失剂的合成与性能评价

采用丙烯酰胺(AM)、烯丙基磺酸钠(SAS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)与烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了一种抗温耐盐AM-SAS-SSS-APEG四元共聚物用于钻井液降滤失剂。通过单因素法考察了单体配比、单体浓度、引发剂用量、反应温度等对合成降滤失剂性能的影响,确定了最佳合成条件为:单体质量比:m(AM)∶m(APEG)∶m(SSS)∶m(SAS)=6.5∶2.0∶0.5∶1.0,单体质量分数为20%,引发剂用量为单体总质量的0.2%,反应温度60℃。对该条件下制备的聚合物进行了红外光谱表征(FTIR);热重分析(TGA)表明,该聚合物具有较好的热稳定性;对不同条件下泥浆形成的滤饼进行了电镜扫描(SEM),对比滤饼形貌发现,加入降滤失剂后可形成薄而致密的泥饼。抗温耐盐实验结果表明,所合成的聚合物抗温能力较好(190℃),在盐水及复合盐水钻井液中均具有较好的降失水能力。     

耐高温泥浆降滤失剂的制备及评价

随着石油勘探开发逐渐向深部地层和海上发展,钻探地层日趋复杂,对钻井液的高温稳定性提出了更高的要求,加快了耐温型泥浆降滤失剂的研究和开发。本文以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和烯丙基磺酸钠(AS)为单体[1],采用过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原体系,通过水溶液聚合法合成了耐温型泥浆降滤失剂M,并在淡水泥浆、4%盐水泥浆中对合成共聚物M的降滤失性能进行了室内评价,结果表明产物具有良好的耐温和降滤失能力。     

羟丙基淀粉的合成及其降滤失性能

探讨半干法、溶剂法制备羟丙基淀粉(HPS)的工艺条件,并分析比较了其降滤失性能。实验发现,半干法制备工艺是一种理想的工艺,适宜的反应条件是:反应温度55℃,反应时间8 h,m(Na OH)/m(淀粉)=0.014,m(环氧丙烷)/m(淀粉)=0.30,体系水含量31%,该条件下得到摩尔取代度(MS)为0.33的产品。半干法产品用量为1%在4%(均为质量分数)盐水泥浆中可抗温至150℃,而溶剂法产品仅抗温至140℃。在抗盐抗钙镁能力方面,半干法产品也表现出较大的优势,在140℃下抗盐至饱和,比溶剂法产品提高20%,抗钙至930 mg/L、抗镁至360 mg/L。进一步探讨了HPS的摩尔取代度与其降滤失性能的关系,当产品的摩尔取代度高于0.2时,产品具有较好的降滤失性能,产品的降滤失性能与其摩尔取代度以及合成工艺有关。     

以挤压膨化氧化法制备石油钻井液降滤失剂的研究

对石油钻井液降滤失剂的改性淀粉合成方法进行研究,探讨合成改性淀粉的最佳工艺技术,以及相应的方法对石油钻井液降滤失值的影响。实验采用挤压膨化法和氧化法同步进行,以木薯淀粉为原料,以次氯酸钠为试剂,分别考察试剂添加量、系统水分含量、碱性活化剂等因素的影响。结果表明,采用挤压膨化氧化法一步工艺完成对石油钻井液降滤失剂改性淀粉的合成,具有工艺流程简单、无污染、能耗低、降滤失效果好等优点。     

羟丙基淀粉的合成及其降滤失性能研究

摘要：探讨半干法、溶剂法制备羟丙基淀粉（HPS）的工艺条件,并分析比较了其降滤失性能。实验发现,半干法制备工艺是一种理想的工艺,适宜的反应条件是：反应温度55 ℃,反应时间8 h,m(NaOH)/m(淀粉)为0.014,m(环氧丙烷)/m(淀粉)为0.30,体系水含量31%,该条件下得到摩尔取代度（MS）为0.33的产品。半干法产品用量为1%在4%（均为质量分数）盐水泥浆中可抗温至150 ℃,而溶剂法产品仅抗温至140 ℃。在抗盐抗钙镁能力方面,半干法产品也表现出较大的优势,在140℃下抗盐至饱和,比溶剂法产品提高20%,抗钙至930 mg/L、抗镁至360 mg/L。进一步探讨了HPS的摩尔取代度与其降滤失性能的关系,当产品的摩尔取代度高于0.2时,产品具有较好的降滤失性能,产品的降滤失性能与其摩尔取代度以及合成工艺有关。     

磺乙基淀粉的合成与性能

本文采用土豆淀粉。以2-氯乙磺酸钠为醚化剂,在NaOH存在下合成了一种新型的淀粉衍生物——磺乙基淀粉(SES)。借助热重分析和红外光谱研究了SES的热稳定性和化学结构,并就产物在泥浆中的降滤失性能进行了初步评价。     

氧化-双重醚化改性淀粉/PVA的复合膜性能及其黏合性的研究

为提高氧化木薯淀粉(OTS)的使用性能,在碱性条件下,以3-氯-2-羟丙基磺酸钠和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂,与OTS反应制备了氧化-双重醚化改性木薯淀粉(ODES),使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行了表征分析,并研究了共混比对其与聚乙烯醇(PVA)复合材料的薄膜、黏合等性能的影响规律。结果表明,PVA与ODES共混对复合膜的性能具有显著的影响,膜的断裂伸长率分别由PVA与ODES共混质量比0∶100的3. 37%提升到80∶20的134. 4%,断裂强度逐渐降低,表明复合膜具有良好的柔韧性;共混后对棉和聚乳酸粗纱的黏合性能得到了显著提升。     

绿色淀粉类降滤失剂的研究进展

淀粉是天然可再生高聚物,经过变性处理可得到性能各异的淀粉类绿色化学品。详细论述了预胶化淀粉、接枝共聚淀粉、醚化淀粉等三种化学变性淀粉制备工艺、主要性能、研究开发状况及在油田钻井液降滤失剂中应用研究进展。     

钻井液降滤失剂PAAS的制备及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为聚合单体,采用反相乳液聚合法制备了一种水基钻井液降滤失剂PAAS,通过正交实验确定了最佳合成条件,采用FTIR及EA(元素分析)对其结构进行了表征,采用TG-DTG对其耐温性进行了分析。通过钻井液流变性、滤失性及抑制性实验对降滤失剂PAAS应用性能进行了考察,并对其降滤失机理进行了推测。结果表明:PAAS具备良好的高温稳定性,各类功能基团在温度升至225℃时均未发生明显的热分解现象;钻井液流变性实验、老化实验及失水实验表明:w(PAAS)=1.5%(以体系总质量计,下同)时,钻井液流变性良好,动塑比(YP/PV)=0.30 Pa/(m Pa·s),高温160℃老化前后失水量分别为8.4 mL和10.2 mL。功能基团含量渐变实验、SEM和横向弛豫时间(T_2)结果表明:该降滤失剂主要通过吸附作用改善钻井液体系抗滤失性能。     

一种油基钻井液用降滤失剂及其制备方法

<正>申请号:201610231331.5申请日:2016-04-14申请人:中国石油化工股份有限公司;南化集团研究院本发明涉及一种油基钻井液用降滤失剂及其制备方法,制备方法为:在氮气保护下,向反应釜中依次加入NaOH溶液、有机溶剂、精制棉,在20~25℃下碱化1 h,加入氯甲烷、环氧化合物、硅醇,升温至50~80℃反应3~5 h后,出料得到油基钻井液降滤失剂。本发明提供的油基降滤失剂能够适用于柴油、白油以及合成基钻井液体系中,产品对环境友     

共聚物PAAND作钻井液降滤失剂的合成及应用评价

以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,(NH4)2S2O8-Na HSO3为引发剂,采用自由基水溶液聚合的方式合成了一种四元共聚物钻井液降滤失剂。通过正交实验确定了具有最佳降滤失效果的合成条件,采用FTIR及1HNMR对共聚物的结构进行了表征。性能评价结果表明,合成的共聚物具有良好的耐温抗盐和降滤失性能,聚合物质量分数为1.5%时,淡水、盐水、饱和盐水以及复合盐水基浆的API滤失量(0.7 MPa,30 min)分别为5.6、9.7、19.0和16.1 m L。与新疆油田常用的SP-8、JT888、MAN104和HJ-3这4种降失水剂相比,合成的聚合物表现出了更好的降滤失性能。现场适用评价表明,该降滤失剂与新疆油田常用的钾钙基聚磺钻井液体系、正电胶钻井液体系以及聚磺钻井液体系都具有良好的现场适用性。     

有机硅改性阳离子淀粉降滤失剂的合成及性能

以六甲基二硅氮烷(以下称有机硅)、苯基有机胺、羧甲基淀粉等为原料,制备出一种油田钻井液用抗165℃高温的有机硅改性阳离子淀粉降滤失剂(OSCS)。FT IR结果显示,羧甲基淀粉(CMS)结构上引入了苯基阳离子和有机硅基团。用差热分析考察其热稳定性,结果表明,OSCS的热分解温度为262℃。用高温滚子加热炉和中压滤失量测定仪等钻井液专用仪器,考察了OSCS的钻井液性能,结果显示,在170℃高温滚动16h后较高温滚动前,API滤失量略有增加。因此所合成的有机硅改性苯基阳离子淀粉降滤失剂OSCS在170℃高温下具有良好的耐热稳定性,适用于井底温度低于170℃的深井钻探。