一種鉆井液用改性淀粉降濾失劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液用降濾失劑，具體涉及一種鉆井液用改性淀粉降濾失劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)有社會(huì)對(duì)石油需求的不斷旺盛，石油勘探開發(fā)的難度越來(lái)越大。目前，全球 石油天然氣的開采呈現(xiàn)向陸地深層發(fā)展的趨勢(shì)，鉆遇地層越來(lái)越復(fù)雜，送便對(duì)鉆井工藝提 出了更高的要求。鉆井液工藝作為鉆井工藝中重要的組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到 鉆井質(zhì)量和鉆井成本，甚至鉆井成敗。鉆井液的濾失性能是鉆井液的重要性能之一，直接影 響到井壁的穩(wěn)定性。在應(yīng)用于深井的鉆井液中加入抗高溫的降濾失劑是維護(hù)鉆井液良好濾 失性能的主要手段，因此，研制耐溫能力強(qiáng)的鉆井液降濾失劑已成為世界各國(guó)鉆井液工作 者研究的主要課題。
[0003] 淀粉作為一種天然資源，來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)毒易降解，是一種重要的油田化 學(xué)品，其改性降濾失劑產(chǎn)品多具有無(wú)毒環(huán)保、成本低廉、來(lái)源廣、抗鹽抗巧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但 是，淀粉類降濾失劑抗溫性較差的缺點(diǎn)大大限制了其應(yīng)用范圍，一般的淀粉類降濾失劑的 抗溫能力不超過(guò)12(TC，少有的幾種淀粉類降濾失劑的抗溫能力可達(dá)14(TC。在實(shí)際應(yīng)用 中，若超過(guò)其極限應(yīng)用溫度，淀粉類降濾失劑就會(huì)因?yàn)楦邷亟到舛?，其原因是分子鏈?糖巧鍵熱穩(wěn)定性不佳，容易發(fā)生熱分解。為改善淀粉類降濾失劑的抗溫性能，國(guó)內(nèi)外研究學(xué) 者對(duì)淀粉類降濾失劑進(jìn)行了進(jìn)一步的改性，一般都是采取接枝共聚己帰基功能單體的方法 來(lái)提高其在高溫條件下的降濾失劑性能。
[0004] 例如，王中華在《AM/AA/淀粉接枝共聚物降濾失劑的合成及性能》（精細(xì)石油化工 進(jìn)展.2003年2月）一文中報(bào)道的改性淀粉降濾失劑，通過(guò)在淀粉上接枝丙帰醜胺和丙帰 酸兩種功能單體來(lái)提高改性淀粉降濾失劑的抗溫性能，抗溫可達(dá)15(TC。又如陳薇等人在 《一種改性淀粉鉆井液降濾失劑的合成與性能評(píng)價(jià)》（應(yīng)用化工.2011年5月）一文中所報(bào) 道的，通過(guò)在淀粉上接枝丙帰醜胺、2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸和二帰丙基-二甲基氯化 倭H種功能單體來(lái)改善改性淀粉降濾失劑的抗高溫性能（15(rC)，取得了一定的成效。但 是，通過(guò)接枝共聚己帰基功能單體來(lái)提高改性淀粉抗溫能力的方法制備的改性淀粉降濾失 劑大多都無(wú)法突破150°C。
[0005] 也有報(bào)道利用其它方法制備改性淀粉降濾失劑，例如，申請(qǐng)?zhí)枮?CN201010125334. 3,名稱為"油氣田鉆井液用雙改性淀粉降濾失劑及其制備方法"的中國(guó)專 利公開了一種雙改性淀粉降濾失劑，即是通過(guò)在淀粉的葡萄糖結(jié)構(gòu)單元中插入娃原子，即 為娃化的駿甲基淀粉鋼或娃化的駿甲基淀粉鐘，W在淀粉的葡萄糖結(jié)構(gòu)單元中形成穩(wěn)定的 Si-C鍵的方法來(lái)提高改性淀粉的抗溫性能。但從實(shí)施例來(lái)看，其抗溫能力是有限的，當(dāng)老 化溫度達(dá)到15(TC時(shí)，改性淀粉-淡水鉆井液體系的常溫中壓濾失量為15. 1~15. 6血，女口 再提高老化溫度，其降濾失的能力則大大降低。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210429020. 1，名稱為"一種 鉆井液用抗高溫抗鹽抗巧降濾失劑及其制備方法"的中國(guó)專利公開了一種改性淀粉降濾失 劑，其采用淀粉為主要原料，通過(guò)與磯酸鹽的反應(yīng)生成淀粉磯酸醋來(lái)降低鉆井液的濾失量， 其抗溫能力也在15(TC左右，在抗溫能力上并未有較大突破。又如，王超在《改性駿甲基淀 粉降濾失劑的合成及評(píng)價(jià)》（中國(guó)石油大學(xué)碩±學(xué)位論文2010年5月）中W駿甲基淀粉 為合成基體，在過(guò)硫酸鐘和亞硫酸鋼氧化還原體系的引發(fā)下，接枝丙帰醜胺和2-丙帰醜胺 基-2-甲基丙礙酸，合成了改性駿甲基淀粉共聚物降濾失劑。該降濾失劑抗溫可達(dá)15(TC， 抗鹽、抗巧、抗溫整體性能優(yōu)于常規(guī)的駿甲基淀粉降濾失劑，但抗溫能力仍在15(TCW內(nèi)。
[0006] 另外，專利申請(qǐng)CN201310344574中提供了一種抗高溫改性淀粉降濾失劑及其制 備方法，所得的降濾失劑的抗溫性能最高能達(dá)到175°C。
[0007]但本領(lǐng)域還需要進(jìn)一步提高改性淀粉類降濾失劑的抗高溫、抗鹽和抗巧能力，W適應(yīng)高溫深井鉆探的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明在專利申請(qǐng)CN201310344574公開內(nèi)容的基礎(chǔ)上，做出進(jìn)一步的改進(jìn)，研發(fā) 得到了一種抗溫性能達(dá)到18(TC的鉆井液用改性淀粉降濾失劑。
[0009] 因此，本發(fā)明提供一種鉆井液用改性淀粉降濾失劑，其中，所述降濾失劑是W包含 淀粉、酪類化合物、帰基季倭鹽、帰基醜胺、帰基礙酸或帰基礙酸鹽、和帰基焼麗為原料反應(yīng) 生成的共聚物。
[0010] 首先，本發(fā)明繼續(xù)將酪類化合物引入到淀粉分子結(jié)構(gòu)中，提高了分子的剛性，阻礙 分子鏈段的熱運(yùn)動(dòng)，減弱了分子的去水化能力，提高了抗溫和抗鹽能力。另外，本發(fā)明所述 降濾失劑分子中還引入了帰基季倭鹽和帰基焼麗，其與酪類化合物組合使用并連接在淀粉 分子鏈上，使得所得的改性淀粉降濾失劑在高溫條件下的降濾失效果進(jìn)一步提高。該改 性淀粉降濾失劑在淡水鉆井液中的抗溫能力可達(dá)18(TC，在飽和鹽水鉆井液和含0. 5wt% CaClz的鉆井液中同樣也具有良好的降濾失效果。
[0011] 在一種具體的實(shí)施方式中，所述淀粉為經(jīng)a-淀粉酶作用并至少部分發(fā)生酶解反 應(yīng)而形成的酶降解淀粉乳液。所述淀粉是谷類淀粉、墓類淀粉和豆類淀粉中的一種或多種， 優(yōu)選為玉米淀粉。在另一種具體的實(shí)施方式中，所述改性淀粉降濾失劑是W酶降解淀粉乳 液和酪類化合物、帰基季倭鹽、帰基醜胺、帰基礙酸、帰基焼麗送五種單體共聚制備得到的。
[0012] 在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述酪類化合物為苯酪類化合物，其中酪居基在苯環(huán)上的兩 個(gè)鄰位均未取代，所述酪居基在苯環(huán)上的對(duì)位取代基不為0H，且所述酪居基在苯環(huán)上的兩 個(gè)間位的取代基R為獨(dú)立地選自H、0H、CH3、CF3、C2H5、C2F5、NH2、NWH3、N(CH3)2、0CH3、W1C0CH3、 Cl、化和I中的一種或多種。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述酪居基在苯環(huán)上的對(duì)位取代基R'為選自 H、N(CH3)3、N02、CN、03畑2、SO3H、SO3K、SOsNa、CH0、C00H、COO化和COOK中的一種或多種，優(yōu) 選R'為SO3K、S〇3化、COONa或COOK。
[0013]本發(fā)明中，所述帰基季倭鹽是丙帰醜氧己基H甲基氯化倭、二甲基二帰丙基氯化 倭、二己基二帰丙基氯化倭、甲基己基二帰丙基氯化倭、帰丙基H甲基氯化倭、甲基丙帰醜 氧己基H甲基氯化倭、2-居基-3-甲基丙帰醜氧丙基H甲基氯化倭、3-丙帰醜胺丙基H甲 基氯化倭、甲基丙帰醜胺基H甲基氯化倭、3-丙帰醜胺基丙基二甲基氯化倭和甲基丙帰醜 胺基丙基二甲基氯化倭中的一種或多種。
[0014]所述帰基醜胺是丙帰醜胺、N，N-二甲基丙帰醜胺、N，N-二己基丙帰醜胺、N，N-二 丙基丙帰醜胺、N-異丙基丙帰醜胺、N，N-二異丙基丙帰醜胺、N，N-二了基丙帰醜胺、N-己 帰基己醜胺、N-己帰基甲基己醜胺、N-己帰基己基己醜胺、雙丙麗丙帰醜胺、N，N-亞甲基雙 丙帰醜胺和N-居甲基丙帰醜胺中的一種或多種。
[0015] 所述帰基礙酸是己帰基礙酸、帰丙基礙酸、苯己帰礙酸、丙帰醜氧了基礙酸、2-丙 帰醜胺基十二烷基礙酸、2-丙帰醜胺基十四烷基礙酸、2-丙帰醜胺基十六烷基礙酸、2-丙 帰醜氧基-2-甲基丙礙酸和2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸中的一種或多種。優(yōu)選所述帰 基礙酸為2-丙帰醜胺基-2-甲基丙礙酸。
[0016] 所述帰基焼麗是（R)-4予基-2惡哇焼麗、N-予基-3-化咯焼麗和N-己帰基化咯 焼麗中的一種或多種，優(yōu)選為N-己帰基化咯焼麗。
[0017] 在一種具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明所述酪類化合物、帰基季倭鹽、帰基醜胺、帰基 礙酸或帰基礙酸鹽、和帰基焼麗的摩爾比為巧~15) : (1~5):巧~25) : (7~35) : (1~ 5)。
[0018] 本發(fā)明還提供一種制備所述改性淀粉降濾失劑的方法，所述方法包括W下步驟：
[001引 1)將淀粉與水混合，配制濃度為10.Owt%~20.Owt%的淀粉乳，于25~96C的 水浴中加熱該淀粉乳；在上述熱的淀粉乳中加入a-淀粉酶，所述a-淀粉酶的加入量為步 驟a中淀粉