綠色淀粉基鉆井液降濾失劑合成及研發(fā)趨勢(shì).pdf

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1、第3O卷第5期欽州學(xué)院學(xué)報(bào)20l5年5月V0】．3ONo．5JOURNALOFQINZHOUUNIVERSITYMay．，2015綠色淀粉基鉆井液降濾失劑合成及研發(fā)趨勢(shì)王愛(ài)榮，石海信，方麗萍，陸來(lái)仙(欽州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院廣西高校北部灣石油天然氣資源有效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西欽州535000)[摘要]根據(jù)羧甲基淀粉、羥丙基淀粉、復(fù)合離子醚化淀粉、丙烯酰胺接枝淀粉和硅改性淀粉等變性淀粉降濾失劑合成歷程及降濾失機(jī)理表明，單變性淀粉抗溫性通常低于130oC，復(fù)合變性淀粉抗溫耐鹽性能較佳，有望成為新一代深井鉆探用淀粉基降濾失劑，其研發(fā)趨勢(shì)之一是開發(fā)含硅基團(tuán)的多元共聚接

2、枝淀粉降濾失劑。[關(guān)鍵詞]改性淀粉；鉆井液添加劑；降濾失劑；合成歷程；降濾失機(jī)理[中圖分類號(hào)]TE2，TS23[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673—8314(2015)05—0012—06石油與天然氣是非常重要的化石能源資源，應(yīng)，形成性能較佳的醚化淀粉、陽(yáng)離子淀粉、接枝各國(guó)對(duì)油氣資源需求量持續(xù)增加，但淺層油氣資共聚淀粉等化學(xué)變性淀粉，從而能有效地改善原源日益枯竭，各國(guó)紛紛把開采的目光瞄向了深部淀粉性能，拓寬其在油田化學(xué)中的應(yīng)用范圍。目地層油氣。但深部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且隨著地前，國(guó)內(nèi)外已開發(fā)了多種淀粉基鉆井液降濾失層深度的增加，深井及超深井的井底溫度一般都

3、劑J。本研究首先對(duì)淀粉基降濾失劑合成歷程超過(guò)170oCL1J，如此高的鉆探溫度給鉆井液添加及其降濾失機(jī)理進(jìn)行深入分析，探討了利用淀粉劑能否維持穩(wěn)定的性能帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。已有開發(fā)綠色降濾失劑的潛力，并對(duì)開發(fā)抗高溫淀粉的油基鉆井液添加劑具有抗溫能力強(qiáng)及潤(rùn)滑性能基降濾失劑發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著易對(duì)環(huán)境造成污染，價(jià)格昂1不同類型淀粉基降濾失劑合成機(jī)理貴等問(wèn)題J。基于油氣開采及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需要，各國(guó)都對(duì)高溫條件下性能穩(wěn)定的水基鉆井1．1羧甲基淀粉降濾失劑液添加劑的綠色化研究給予了高度重視。淀粉作淀粉與一氯乙酸或一氯乙酸的鈉鹽在堿性條為天然綠色

4、農(nóng)產(chǎn)品資源，其分子中含有化學(xué)反應(yīng)件下可以生成羧甲基淀粉(CMS)。其合成反應(yīng)歷活性較大的羥基(-OH)和糖苷鍵(一C—O—C一)，程見圖1：能與許多物質(zhì)發(fā)生醚化、陽(yáng)離子化、接枝等化學(xué)反[收稿日期]2015—03—24[基金項(xiàng)目]廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目：微波非熱效應(yīng)對(duì)木薯淀粉結(jié)構(gòu)及其化學(xué)反應(yīng)活性的影響研究(2013GXNSFAA019023)；廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目：外場(chǎng)強(qiáng)化法制備淀粉類綠色石油降濾失劑的研究(KY2015LX517)；欽州學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目：無(wú)機(jī)交聯(lián)醚化淀粉的制備及其在石油化工中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究(2014XJKY一19B)。[作者簡(jiǎn)介]王愛(ài)榮(

5、1982一)，女，山東濰坊人，欽州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院辦公室主任，經(jīng)濟(jì)師。第5期王愛(ài)榮，石海信，方麗萍，陸來(lái)仙：綠色淀粉基鉆井液降濾失劑合成及研發(fā)趨勢(shì)13HOSt0H+UH————’．．HUStU+H【)‘Il-45-65℃℃}，Io推d一HOStO一+[cl—cH一HOSt—O-一℃一c二HOSt—OCH2CO0一+C1一OIi一‘C10?‘圖1羧甲基淀粉合成反應(yīng)歷程Fjg．1Carboxymethylstarchsynthesisreactionmechanism從圖1可見，淀粉(starch，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOS一向，應(yīng)是加強(qiáng)干法工藝或外場(chǎng)(超聲、微波)強(qiáng)化

6、tOH)先是在堿性條件下活化為帶負(fù)電的淀粉負(fù)工藝研究。氧離子(HOStO一)，接著HOStO一與C1CHCO0一發(fā)另外，從圖1合成歷程所得產(chǎn)物來(lái)看，CMS生s2雙分子親核取代反應(yīng)，得到羧甲基淀粉。分子中含有親水性強(qiáng)的羧基(-COO一)，極易與水淀粉發(fā)生羧甲基化反應(yīng)后，所得的CMS分子鏈中形成氫鍵，具有良好的親水性能，可以在一定程度引入了醚鍵(-C-O-C一)和羧基(一CO0一)，因此，上防止水流失，因而具有降濾失性能。同時(shí)，羧甲CMS是一種醚化淀粉。根據(jù)是否采用溶劑，CMS基是通過(guò)醚鍵(C-O-C)與淀粉分子鏈相連接的，合成工藝分為干法與溶劑法二大類。以水

7、為抗溫性能不是很佳，使用溫度最好小于130℃。媒介的常規(guī)水浴加熱制得的產(chǎn)物取代度一般小于2006年，陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊艷麗等_90．1，用干法可合成取代度大于0．7的產(chǎn)品，但需用玉米淀粉為原料，氯乙酸為羧甲基化試劑，合成時(shí)較長(zhǎng)。本課題組2013年利用超聲強(qiáng)化技術(shù)，以了水基鉆井液羧甲基淀粉降濾失劑。結(jié)果表明，玉米淀粉為原料，用乙醇一水為溶劑，在180min在最佳的合成配方及合成工藝條件下，所得到的內(nèi)制備了取代度為0．308的羧甲基玉米淀粉?。羧甲基淀粉在加入量為2％時(shí)降濾失率約46％，2014年，本課題組利用超聲一微波協(xié)同強(qiáng)化技術(shù)，抗鹽、抗鈣性能較好

8、，在90—130oC范圍內(nèi)具有一以木薯淀粉為原料，乙醇溶液為媒介，