一種表面疏水改性的黃原膠及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種表面疏水改性的黃原膠，其通過以下步驟制備：(1)將2至6重量份的氯化鈣、4至8重量份的三氯化鐵、1至6重量份的偏鋁酸鈉、5至15重量份的鹽酸(36％)、3.5至5.5重量份的聚丙烯酸鈉以及5至30重量份的蒸餾水充分攪拌混合，得到反應液A；(2)將與黃原膠質量比分別為0.5:1至4:1和0.1:1至1.5:1的乙醇和甲苯攪拌混合30min得到黃原膠分散體系；(3)將所述反應液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應液A的質量比為1:1至1:4，接著在30℃～60℃下恒溫攪拌2h；(4)然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質量比為10:1至100:1，繼續恒溫攪拌4h；(5)將步驟4所得的溶液進行抽濾，并在70℃～90℃下烘干4h，即得。
【專利說明】一種表面疏水改性的黃原膠及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種表面疏水改性的黃原膠及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 黃原膠是一種常用的鉆井液用流型調節劑，具有增粘提切作用。加入鉆井液中，可 顯著提高鉆井液的粘度和切力。
[0003] 向鉆井液加入黃原膠的過程中，由于黃原膠的增粘作用，先與水接觸的黃原膠分 子會迅速水化并形成一層致密的水化層，阻礙水分子向黃原膠顆粒的內部擴散。在攪拌條 件不良時，便會形成團塊。鉆井實踐表明，即便經過鉆頭水眼的高速剪切，仍有大量的黃原 膠無法分散溶解。到達振動篩后，便會被振動篩篩除，造成很大浪費。
[0004] 為解決上述問題，鉆井現場一般通過增配泥漿剪切泵、提高攪拌槳速度等工程措 施。但以上方法實際使用效果不佳。另外，一些黃原膠生產廠家通過改進黃原膠的發酵工 藝，從而提高了黃原膠的溶解速度，但無法改變黃原膠的分散性能，因此無法根本解決黃原 膠配制過程中產生的團塊問題。
[0005] 因而，存在對具有表面疏水改性的黃原膠及其制備方法的需求。


【發明內容】

[0006] 本發明的一個目的是提供一種表面疏水改性的黃原膠。
[0007] 本發明的另一個目的是提供一種制備表面疏水改性的黃原膠的方法。
[0008] 本發明的表面疏水改性的黃原膠通過以下步驟制備：
[0009] (1)將2至6重量份的氯化鈣、4至8重量份的三氯化鐵、1至6重量份的偏鋁酸 鈉、5至15重量份的鹽酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸鈉以及5至30重量份的蒸 餾水充分攪拌混合，得到反應液A ;
[0010] ⑵將與黃原膠質量比分別為0.5:1至4:1和0. 1:1至1.5:1的乙醇和甲苯攪拌 混合30min得到黃原膠分散體系；
[0011] (3)將所述反應液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應液A的質 量比為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫攪拌2h ;
[0012] (4)然后緩慢滴加溴代烷經，且黃原膠與溴代烷烴的質量比為10:1至100:1，繼續 恒溫攪拌4h ;
[0013] (5)將步驟4所得的溶液進行抽濾，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改 性的黃原膠。
[0014] 優選地，聚丙烯酸鈉的分子量為1000?5000。
[0015] 優選地，溴代烷烴是碳數為8-16的一溴代直鏈烷烴。
[0016] 本發明的制備表面疏水改性的黃原膠的方法包括以下步驟：
[0017] (1)將2至6重量份的氯化鈣、4至8重量份的三氯化鐵、1至6重量份的偏鋁酸 鈉、5至15重量份的鹽酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸鈉以及5至30重量份的蒸 餾水充分攪拌混合，得到反應液A ;
[0018] (2)將與黃原膠質量比分別為0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯攪拌 混合30min得到黃原膠分散體系；
[0019] (3)將所述反應液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應液A的質 量比為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫攪拌2h ;
[0020] (4)然后緩慢滴加溴代烷經，且黃原膠與溴代烷烴的質量比為10:1至100:1，繼續 恒溫攪拌4h ;
[0021] (5)將步驟4所得的溶液進行抽濾，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改 性的黃原膠。
[0022] 本發明通過對黃原膠顆粒表面進行疏水改性有效地解決了結塊問題。本發明的 表面疏水改性的黃原膠在加入水中后，不會立即水化，而是均勻地分散于水中，然后均勻分 散的黃原膠顆粒在水分子擴散作用下，逐漸水化增粘，直至完全水化溶解，從而不會產生團 塊。
[0023] 本發明的表面疏水改性的黃原膠的溶解時間低于60min、溶解率大于85%、溶解 過程中無團塊產生。
[0024] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0025] (1)本發明的表面疏水改性的黃原膠可在鉆井液中迅速分散，即便是攪拌不良的 條件下，仍分散良好，不產生團塊，解決了鉆井液配制過程中黃原膠產生團塊的問題；
[0026] (2)與未改性的黃原膠相比，本發明的表面疏水改性的黃原膠溶解時間較短、溶解 率較高；
[0027] (3)與最終粘度不低于同等條件下的未改性的黃原膠相比，本發明的表面疏水改 性的黃原膠在不降低黃原膠增粘效果的同時，顯著地提高了黃原膠的溶解速度，降低了黃 原膠的使用損耗。

【具體實施方式】
[0028] 本發明的實施例中的黃原膠可以采用符合《API RP 13A Specification for Drilling Fluids Materials》標準要求的鉆井級黃原膠，為保證實驗統一'丨生，下述實施例 的黃原膠均采用內蒙古阜豐生物科技有限公司生產的黃原膠產品。
[0029] 實施例1
[0030] 稱取40. 00g甲苯和15. 00g乙醇，轉入到三口燒瓶中；稱取10. 00g黃原膠，加入到 三口燒瓶中，同時開啟攪拌，持續攪拌30min ;稱取2. 00g氯化鈣、5. 00g三氯化鐵、2. 00g偏 鋁酸鈉、7. 00g濃鹽酸（36% )和4. 00g聚丙烯酸鈉，加入到20. 00g蒸餾水中充分溶解，然 后將溶液加入到三口燒瓶中；開啟水浴加熱，在50°C下恒溫攪拌2h ;稱取1. 00g溴代癸烷， 緩慢滴加至三口瓶中，在50°C下繼續恒溫攪拌4h ;反應結束，取出反應液進行抽濾，在80°C 下烘干4h ;烘干后得到微黃色易流動粉末狀樣品，即為表面疏水改性的黃原膠。
[0031] 性能測試：
[0032] (1)向980. 00g去離子水中加入41. 95g海鹽，配制人工代用海水；
[0033] (2)稱取上述人工代用海水412. 00g，轉入到旋轉粘度計的量杯中；
[0034] (3)將旋轉粘度計的轉速調至600轉/分；
[0035] (4)稱取所制備的表面疏水改性的黃原膠（或原料黃原膠）2. OOg作為測試樣品并 快速加入到旋轉粘度計的量杯中，觀察內是否有團塊產生。
[0036] (5)測試樣品加完后，每隔lmin讀取一次樣品的表觀粘度，記錄樣品粘度隨時間 的變化規律。當樣品粘度在l〇min內的增加值小于0. 5mPa · s時，記錄此時對應的時間及 樣品表觀粘度。此時的表觀粘度記為溶解粘度，所對應時間記為溶解時間。
[0037] (6)將上述測試樣品，轉入到密封容器中。放置6h后，在旋轉粘度計上測定600rpm 下的表觀粘度，記為樣品最終粘度。
[0038] (7)樣品的溶解程度可用溶解率表示，溶解率越大表示樣品溶解的越充分，當溶解 率為100%時表示樣品完全溶解。溶解率按下式計算 ：
[0039] 溶解率=溶解粘度/最終粘度X 100%
[0040] 經測試，本實施例所得的樣品溶解后無團塊，其各項性能指標如下：
[0041]

【權利要求】
1. 一種表面疏水改性的黃原膠，其通過以下步驟制備： (1) 將2至6重量份的氯化鈣、4至8重量份的三氯化鐵、1至6重量份的偏鋁酸鈉、5 至15重量份的鹽酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸鈉以及5至30重量份的蒸餾水 充分攪拌混合，得到反應液A ; (2) 將與黃原膠質量比分別為0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯攪拌混合 30min得到黃原膠分散體系； (3) 將所述反應液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應液A的質量比 為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫攪拌2h; (4) 然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質量比為10:1至100:1，繼續恒溫 攪拌4h ; (5) 將步驟4所得的溶液進行抽濾，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改性的 黃原膠。
2. 根據權利要求1所述的表面疏水改性的黃原膠，其特征在于：聚丙烯酸鈉的重均分 子量為1000?5000。
3. 根據權利要求1所述的表面疏水改性的黃原膠，其特征在于：所述溴代烷烴是碳數 為8-16的一溴代直鏈燒經。
4. 一種制備表面疏水改性的黃原膠的方法，其包括以下步驟： (1) 將2至6重量份的氯化鈣、4至8重量份的三氯化鐵、1至6重量份的偏鋁酸鈉、5 至15重量份的鹽酸（36% )、3. 5至5. 5重量份的聚丙烯酸鈉以及5至30重量份的蒸餾水 充分攪拌混合，得到反應液A ; (2) 將與黃原膠質量比分別為0. 5:1至4:1和0. 1:1至1. 5:1的乙醇和甲苯攪拌混合 30min得到黃原膠分散體系； (3) 將所述反應液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應液A的質量比 為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫攪拌2h ; (4) 然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質量比為10:1至100:1，繼續恒溫 攪拌4h ; (5) 將步驟4所得的溶液進行抽濾，并在70°C?90°C下烘干4h，即得表面疏水改性的 黃原膠。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于：聚丙烯酸鈉的分子量重均分子量為 1000 ?5000。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述溴代烷烴是碳數為8-16的一溴代直 鏈烷烴。
【文檔編號】C08B37/00GK104151442SQ201410378538
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】趙志強, 苗海龍, 耿鐵, 李自立, 張忠亮, 陳緣博, 王沖敏, 徐安國 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司