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改性玉米淀粉钻井液降滤失剂的研究.pdf

改性玉米淀粉钻井液降滤失剂的研究

liurigan
2011-02-08 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《改性玉米淀粉钻井液降滤失剂的研究pdf》,可适用于工程科技领域

文章编号:()改性玉米淀粉钻井液降滤失剂的研究李仲谨 杨艳丽 蒲春生 王征帆 赵峰(陕西科技大学化学与化工学院,陕西咸阳西安石油大学石油工程学院,陕西西安渭南师范学院化学化工系,陕西渭南西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安)摘要 将玉米淀粉进行改性醚化,发现用水量和分散剂用量对产物影响较大,对此分别作了正交试验,结果表明,合成醚化淀粉的最佳用水量为mL,分散剂的最佳用量是mL。合成醚化淀粉的最佳条件:玉米淀粉g,氢氧化钠g,丝化反应用氢氧化钠,丝化温度℃,丝化时间h,氯乙酸g,异丙醇mL,醚化时剩余的氢氧化钠在h内滴完,醚化温度℃,醚化时间h。在该合成条件下得到的产品降失水率为左右。试验还初步评价了醚化淀粉在钻井液中的相关性能,发现其具有较好的降失水、抗盐、抗钙、抗温能力。关键词 淀粉 钻井液降失水剂 性能评价 保护环境中图分类号:TE文献标识码:A  改性淀粉作为钻井液降滤失剂,具有较强的抗盐抗钙性,可减少钻井液对油层的污染,起携带钻屑及使泥饼致密的作用。由于改性淀粉可生物降解,不会造成环境污染,其应用研究具有重要意义。 实验 反应原理 丝化反应将淀粉浸泡在NaOH溶液中溶胀,使NaOH尽量与淀粉结构单元上的所有羟基反应,生成淀粉钠醚化反应的活性中心。反应式为:淀粉OHNaOH淀粉ONaHO 醚化反应在合适的碱性条件下,淀粉钠与氯乙酸发生双分子亲和取代反应。反应式为:淀粉ONaClCHCOOHNaOH淀粉OCHCOONaNaClHO若NaOH量太大会引发下列副反应:ClCHCOOHNaOHClCHCOONaNaClHO 实验试剂与主要仪器实验试剂:玉米淀粉(市售),异丙醇(分散剂)、氯乙酸(醚化剂)、氢氧化钠、冰醋酸,均为化学纯。主要仪器:ZNS型钻井液滤失量测定仪、LBYN型旋转粘度计、PHSC型酸度仪。 合成步骤 丝化反应在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入g玉米淀粉(mol失水葡萄糖单元),再加入适量异丙醇作分散介质,机械搅拌使淀粉充分分散。加热至一定的温度后,滴加氢氧化钠水溶液,反应h。 醚化反应丝化反应结束后,加入g氯乙酸和异丙醇,并滴加剩余的氢氧化钠溶液(控制在h内滴完),反应h后,用冰醋酸调节反应混合物pH值为~,抽滤,用无水乙醇洗涤至其滤液中无Cl,产品于烘箱中在℃下烘干,研细,得到白色或淡黄色的松散粉末。以降滤失率为指标,选择水用量(溶解NaOH)、异丙醇用量、丝化温度、醚化温度个因素,各选个水平,做L()正交试验,正交设计及极差分析见表。 钻井液配制在L水中加入g膨润土和g碳酸钠,高速搅拌min,在室温下放置养护h,即得钻井液。  第一作者简介:李仲谨,教授,博士生导师,年生,主要从事天然高分子改性等方面的研究。地址:陕西省咸阳市陕西科技大学化学与化工学院邮政编码。第卷第期         钻 井 液 与 完 井 液          VolNo年月      DRILLINGFLUIDCOMPLETIONFLUID        Sept表 醚化淀粉正交设计及极差分析实验号水用量mL异丙醇用量mL丝化温度℃醚化温度℃降滤失率ⅠⅡⅢR  注:按API标准测定滤失量,所有数据在℃下测得。 结果与讨论 合成条件 水用量对降滤失量的影响反应过程中水分子起到输送反应小分子至淀粉颗粒内部的作用,但同时也会促进副反应的发生。水用量过低会使氢氧化钠溶解困难,也使氢氧化钠和氯乙酸难以进入淀粉颗粒内部,而使醚化反应变得困难水用量过高,一方面水对碱的强烈溶剂化作用会削弱丝化阶段淀粉钠的生成,另一方面,在醚化阶段亲水性的羧甲基不断引入,使淀粉更易溶胀吸水而成粘糊状物,将未反应的淀粉与氯乙酸包裹在里面,使之不能充分反应。因而,为得到较高的降滤失率,水的用量必有一最佳值。固定其它反应条件:玉米淀粉g,氢氧化钠g,丝化反应用氢氧化钠,丝化温度为℃,丝化时间为h,氯乙酸g,异丙醇mL,醚化时剩余的氢氧化钠在h内滴完,醚化温度为℃,醚化时间为h,水的用量与产品取代度的关系见图。由图可知,最佳用水量为mL左右。 溶剂及其用量的确定在极性较小的溶剂中进行丝化反应,可以破坏淀粉的结晶结构,形成较多的醚化中心。选用极性较小的非溶胀性溶剂,如低碳醇,可以起到分散均化和保持系统淤浆状态的作用。实验发现,异丙醇对淀粉的分散性更强,故选用异丙醇为分散介质。固定其它反应条件:玉米淀粉g,氢氧化钠g,水mL,丝化反应用氢氧化钠,丝化温度为℃,丝化时间为h,氯乙酸为g,醚化时剩余的氢氧化钠在h内滴完,醚化温度为℃,醚化时间为h。改变异丙醇用量进行合成实验,异丙醇用量与降滤失率关系见图。由图可以看出,分散剂用量在mL左右时,降滤失率较大,因而分散剂的最佳用量为mL。图 用水量与降滤失率的关系图 异丙醇用量与降滤失率的关系 产物后处理对降滤失率的影响醚化反应终止后,反应产物需要经过中和、洗涤和干燥处理。实验发现,把产物中和至pH值~为宜,这时产物呈羧甲基淀粉醚的钠盐状态。另外,干燥时间和温度也要适宜,从干燥后醚化淀粉外观判断,当振摇装有醚化淀粉容器时,醚化淀粉能充分分散且未发黄变焦为宜。实验在℃下烘烤h。 性能评价结果 抗盐能力在钻井液中加入改性淀粉,再加入不同量的NaCl,其性能见表。表 NaCl不同加量时钻井液的性能NaClAVmPa·sPVmPa·sFLmLNaClAVmPa·sPVmPa·sFLmL(下转第页)                  钻 井 液 与 完 井 液          年月型油基压裂液体系,配方如下。JHYY(~)LHPG(~)NaAlO(~)NaAc经过室内岩心伤害评价试验表明,新型油基压裂液对黄场低渗透油藏岩心的渗透率恢复值最低为,平均为,可见新型油基压裂液对黄场低渗透油藏有较好的保护效果。参考文献 周建华,张启汉,等青海七个泉油田油基压裂液试验研究江汉石油学院学报,,() 章跃,张俊,等LHPG型油基压裂液室内实验研究特种油气藏,,() 杨旭,吴小玲,等一种新型油基压裂液天然气工业,,() 周福建,熊春明,等新型原油基压裂液研制油田化学,,() 刘敏,周福建,等原油基压裂液研究石油勘探与开发,,()(收稿日期HGF=A编辑 张炳芹)(上接第页)  由表可以看出:当含盐量小于时,钻井液的粘度随NaCl含量增加而增大当NaCl含量为时,粘度达到最大值含盐量大于时,粘度随含盐量增加而下降,滤失量仍不断上升。这表明,醚化淀粉具有一定的抗盐能力。 抗钙能力在钻井液中加入改性淀粉,再加入不同量的CaSO,其性能见表。由表看出,Ca对钻井液流变性有明显的影响。粘度随Ca浓度的增加而增大,当Ca含量为时,粘度为最大值。随Ca继续增加,粘度却随之减小,但降滤失量仍有上升趋势。这表明,醚化淀粉具有较强的抗钙能力。表 添加改性淀粉钻井液的抗钙性能CaSOAVmPa·sPVmPa·sFLmLCaSOAVmPa·sPVmPa·sFLmL 抗温能力钻井液中加入改性淀粉,抗温能力见表。表 添加改性淀粉钻井液的抗温能力T℃thAVmPa·sPVmPa·sFLmL  由表可以看出,当温度从℃升到℃时,钻井液粘度不断增加,但在℃以下时,钻井液流变性变化不大,在℃时增稠现象较明显,但滤失量均随温度升高呈降低趋势,表明醚化淀粉可抗温至℃。 结论合成醚化淀粉的最佳条件:玉米淀粉g,氢氧化钠g,丝化反应用氢氧化钠,丝化温度为℃,丝化时间为h,氯乙酸为g,异丙醇mL,醚化时剩余的氢氧化钠在h内滴完,醚化温度为℃,醚化时间为h。在该合成条件下得到的产品降滤失率为左右。合成的产品在基浆中具有较强的降滤失能力以及较好的抗盐抗温能力。参考文献 牛中念,王永,刘凡,等抗污染抗高温SCS降滤失水剂的研究及性能评价河南科学,,():~ 赵瑞玉,姜翠玉高取代度羧甲基淀粉醚合成条件的优化精细石油化工,,():~ SaracAS,YavuzOSezerEThesynthesisofCMSJournalofAppliedPolymerScience,,:~ 王中华AMAAMPTMA淀粉接枝共聚物钻井液降滤失水剂的合成精细石油化工,,():~ 王平全天然惰性降失水剂YB、DK天然气工业,,():~(收稿日期HGF=A编辑 张炳芹)                  钻 井 液 与 完 井 液          年月Vol,No             ABSTRACT               

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