一種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鉆井工程中，為了保證各種工作流體如鉆井液、隔離液等具有較高的粘度及良 好的流變性，通常需要添加適量的增粘劑。水溶性聚合物增粘劑，通過其分子鏈之間或分子 鏈與其它顆粒之間的橋接、吸附、纏結(jié)等作用，對工作液體系起到增粘和改善漿體流動狀態(tài) 等效果。因此，使用增粘劑有利于井壁的穩(wěn)定和施工作業(yè)的安全進行。常見的增粘劑材料 有如下幾類：纖維素類，生物膠類（如瓜膠、黃原膠等），以及合成丙烯酰胺類聚合物等。但 是，隨著油氣資源的勘探開發(fā)向著深井超深井方向進行，鉆井工程中鉆井液和隔離液等工 作流體通常面臨高溫高壓的井底環(huán)境。上述幾種常見增粘劑材料大多耐溫性能差，當鉆遇 高溫高壓地層時，增粘劑材料發(fā)生分子鏈斷裂，失去了其對于鉆井液、隔離液等流體的粘度 控制能力，易引起工作液中固相顆粒的沉降，從而造成"卡鉆"等工程事故。
[0003] 羥乙基纖維素是一種非離子型纖維素醚，在水中不電離，因而不僅能耐酸、耐堿、 耐鹽，而且還不與重金屬反應而沉淀，可以作為增粘劑在油田中廣泛應用。但是隨著溫度的 升高，羥乙基纖維素在溶液中的鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，甚至斷鏈，粘度隨之劇烈下降，從而影響 其工程性能。因此，采用羥乙基纖維素/對苯乙烯磺酸鈉接枝共聚改性，能夠獲得一種耐高 溫性能好、表觀粘度高、抗鹽能力強的增粘劑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑，在合理的加量范圍 內(nèi)，該增粘劑能有效地提升鉆井工作流體的粘度，改善流體的流動狀態(tài)，提升漿體的綜合性 能，克服了普通增粘劑在高溫時分子鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂從而失去增粘作用，抗鹽能力差等缺 陷，彌補了技術(shù)空白。
[0005] 本發(fā)明的另一目的還在于提供上述鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑的制備方法， 以羥乙基纖維素和對苯乙烯磺酸鈉、過硫酸鉀等原料進行接枝共聚反應，經(jīng)過無水乙醇或 丙酮提取得到產(chǎn)物，該方法原理可靠，操作簡便，可獲得較高的收率。
[0006] 為達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0007] -種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑，其結(jié)構(gòu)如下：
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑，其結(jié)構(gòu)如下：
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑的制備方法，依次包括以下步 驟： (1) 將羥乙基纖維素、對苯乙烯磺酸鈉分別用去離子水溶解并混合，得到混合溶液，所 述羥乙基纖維素、對苯乙烯磺酸鈉的質(zhì)量比為2~5:0. 5~3,溶液中總的質(zhì)量濃度為5~ 15%，向所述混合溶液中加入引發(fā)劑； (2) 將所述混合溶液升溫至40~60°C，在氮氣環(huán)境中進行聚合反應6~8h，得到羥乙 基纖維素與對苯乙烯磺酸鈉的接枝共聚產(chǎn)物溶液； (3) 將所述接枝共聚產(chǎn)物溶液用丙酮或無水乙醇提取，烘干，研磨成粉體，得到鉆井用 改性纖維素增粘劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑的制備方法，其特征在于，所 述步驟（1)中羥乙基纖維素、對苯乙烯磺酸鈉的質(zhì)量比優(yōu)選為3:1。
4. 如權(quán)利要求2所述的鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑的制備方法，其特征在于，所 述步驟（1)中引發(fā)劑為過硫酸鹽引發(fā)劑或水溶性偶氮類引發(fā)劑，引發(fā)劑加量為兩種反應物 質(zhì)質(zhì)量總和的3~5%。
5. 如權(quán)利要求4所述的鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑的制備方法，其特征在于，所 述過硫酸鹽引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，所述水溶性偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁脒鹽酸 鹽。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井用改性羥乙基纖維素增粘劑及其制備方法，該增粘劑采用羥乙基纖維素與對苯乙烯磺酸鈉進行接枝共聚改性，制備過程如下：（1）將羥乙基纖維素、對苯乙烯磺酸鈉分別用去離子水溶解并混合，得到混合溶液，加入引發(fā)劑；（2）將混合溶液升溫至40~60℃，在氮氣環(huán)境中進行聚合反應6~8h，得到羥乙基纖維素與對苯乙烯磺酸鈉的接枝共聚產(chǎn)物溶液；（3）將所述接枝共聚產(chǎn)物溶液用丙酮或無水乙醇提取，烘干，研磨成粉體，得到鉆井用改性纖維素增粘劑。該增粘劑能有效地提升鉆井工作流體的粘度，改善流體的流動狀態(tài)，提升漿體的綜合性能，可與多種外加劑配伍，其制備方法原理可靠，操作簡便，原料易得價廉，有利于環(huán)保。
【IPC分類】C09K8-40, C08F251-02, C09K8-035, C08F212-14
【公開號】CN104804715
【申請?zhí)枴緾N201510119165
【發(fā)明人】張洪旭, 莊稼, 程小偉, 黃盛 , 辜濤, 梁秋梅
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月18日