[发明专利]一种改性淀粉降滤失剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性淀粉降滤失剂及其制备方法和应用。所述含离子液体链段的改性淀粉降滤失剂是以部分降解淀粉、烯基酰胺类单体、烯基磺酸类单体、烯基咪唑类单体、聚氧乙烯醚单体为原料，偶氮类化合物为引发剂制备而成。该降滤失剂具有良好的抗温、抗盐和抗钙能力，适宜在深井、超深井的高温、高盐或高钙的地质条件下使用。

技术领域

本发明涉及油田化学助剂领域，更进一步说，涉及一种改性淀粉降滤失剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着石油工业的迅速发展，钻井工程对钻井液性能提出了更高的技术要求，特别是钻井液的使用越来越受到环保法律法规的限制，所以研发出既要满足钻井工程需要又要环境友好的钻井液处理剂成为国内外钻井液技术人员的重要课题。淀粉作为一种来源丰富、价格低廉、抗盐性能突出、环保性能优良生物质资源，其改性产品已在钻井液中广泛使用。淀粉结构中含有可反应的羟基，从而赋予了淀粉广阔的改性空间。

一般情况下，根据改性方法的不同，可以将淀粉分为预胶化淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、氧化淀粉、交联淀粉和接枝改性等。其中，由于操作步骤简单，反应条件温和可操作的技术优势，醚化淀粉和接枝淀粉的生产量较大，应用范围较广。然而，作为钻井液处理剂，改性淀粉处理剂的弱点是抗温能力较差，适用温度不超过130℃。近年来，随着研究的不断深入，改性淀粉处理剂的适用温度已明显提高。

魏君等在《交联羧甲基淀粉降滤失剂的制备与性能评价》(油田化学，2018，35(1)：12-15)一文中阐述了一种抗温可达160℃的醚化改性淀粉降滤失剂。其产品是以玉米淀粉原料，氯乙酸为羧甲基化试剂，环氧氯丙烷为交联剂，在碱性条件下合成了交联羧甲基复合变性淀粉降滤失剂，其在淡水基浆、4.0％盐水基浆、饱和盐水基浆和部分水解聚丙烯酰胺/KCl钻井液体系中均表现出良好的降滤失作用。王爱荣等在《KH570-AM-淀粉接枝共聚物降滤失剂的制备及其性能》(化工进展，2018，37(10)：4022-4028)一文中阐述了一种抗温能力更高的接枝改性淀粉降滤失剂。该产品以木薯淀粉、丙烯酰胺、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为反应单体，通过自由基共聚反应而得到的有机硅改性淀粉降滤失剂。在降滤失性能评价中，在淡水基浆中的抗温可达180℃，在饱和盐水中的抗温可达140℃。然而，从已有的技术资料来看，改性淀粉类处理剂的抗钙能力并不理想，在含钙地层的钻井液中适用性较差。

中国专利CN 101787267A公开了一种双改性淀粉降滤失剂，属于醚化淀粉，具体为硅化的羧甲基淀粉或由硅化的羧甲基淀粉和羧甲基化的海藻酸钠，其制备方法具体地，是将淀粉、无机硅酸盐分散在醇基分散剂中，滴加碱液，进行第一阶段的反应，至少50分钟；然后加入氯乙酸，滴加碱液，进行第二阶段的反应，至少90分钟；固液分离后即得产品。滤失性能评价结果显示，该降滤失剂的抗温能力可达150℃，且具有良好的环保性能。该专利未对反应机理进行表述，但从分子结构上推测，是因为分子链中葡萄糖结构单元之间Si—O键的引入增加了分子的刚性，阻碍了高温条件下分子链的蜷曲，降低了分子热运动的强度，提高了分子在高温条件下的稳定性。

含离子液体链段抗高温高钙降滤失剂(杨丽丽等，《钻井液与完井液》2018年06期)，该文献提供了一种抗温抗钙的降滤失剂PASV，该降滤失剂是以可聚合的咪唑盐类离子液体与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的。滤失性能测试结果显示，在含CaCl₂为11.0％的膨润土浆中，当PASV的加量为1.0％时，150℃下老化16小时后，其常温中压滤失量仅为24mL，明显低于未加PASV的膨润土浆的滤失量154mL，显示出良好的抗温抗钙能力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种改性淀粉降滤失剂。具体地说涉及一种改性淀粉降滤失剂及其制备方法和应用。所述改性淀粉降滤失剂具有良好的抗温抗钙能力，可用于满足高温含钙地层钻井施工的需要。

本发明目的之一是提供一种改性淀粉降滤失剂，所述改性淀粉降滤失剂包含由淀粉、烯基酰胺、烯基磺酸类单体和烯基咪唑类单体、聚氧乙烯醚单体为原料得到的一种天然改性产物，所述天然改性产物的结构通式如下：