一種表面疏水改性的黃原膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)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?jǐn)嚢杌旌?，得到反?yīng)液A；(2)將與黃原膠質(zhì)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(yīng)液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應(yīng)液A的質(zhì)量比為1:1至1:4，接著在30℃～60℃下恒溫?cái)嚢?h；(4)然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質(zhì)量比為10:1至100:1，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h；(5)將步驟4所得的溶液進(jìn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(shù)】
[0002] 黃原膠是一種常用的鉆井液用流型調(diào)節(jié)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(huì)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(nèi)部擴(kuò)散。在攪拌條 件不良時(shí)，便會(huì)形成團(tuán)塊。鉆井實(shí)踐表明，即便經(jīng)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(dá)振動(dòng)篩后，便會(huì)被振動(dòng)篩篩除，造成很大浪費(fèi)。
[0004] 為解決上述問題，鉆井現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際使用效果不佳。另外，一些黃原膠生產(chǎn)廠家通過改進(jìn)黃原膠的發(fā)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(chǎn)生的團(tuán)塊問題。
[0005] 因而，存在對(duì)具有表面疏水改性的黃原膠及其制備方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種表面疏水改性的黃原膠。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)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(fā)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?jǐn)嚢杌旌?，得到反?yīng)液A ;
[0010] ⑵將與黃原膠質(zhì)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(yīng)液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應(yīng)液A的質(zhì) 量比為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫?cái)嚢?h ;
[0012] (4)然后緩慢滴加溴代烷經(jīng)，且黃原膠與溴代烷烴的質(zhì)量比為10:1至100:1，繼續(xù) 恒溫?cái)嚢?h ;
[0013] (5)將步驟4所得的溶液進(jìn)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(yōu)選地，聚丙烯酸鈉的分子量為1000?5000。
[0015] 優(yōu)選地，溴代烷烴是碳數(shù)為8-16的一溴代直鏈烷烴。
[0016] 本發(fā)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?jǐn)嚢杌旌?，得到反?yīng)液A ;
[0018] (2)將與黃原膠質(zhì)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(yīng)液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應(yīng)液A的質(zhì) 量比為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫?cái)嚢?h ;
[0020] (4)然后緩慢滴加溴代烷經(jīng)，且黃原膠與溴代烷烴的質(zhì)量比為10:1至100:1，繼續(xù) 恒溫?cái)嚢?h ;
[0021] (5)將步驟4所得的溶液進(jìn)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(fā)明通過對(duì)黃原膠顆粒表面進(jìn)行疏水改性有效地解決了結(jié)塊問題。本發(fā)明的 表面疏水改性的黃原膠在加入水中后，不會(huì)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(kuò)散作用下，逐漸水化增粘，直至完全水化溶解，從而不會(huì)產(chǎn)生團(tuán) 塊。
[0023] 本發(fā)明的表面疏水改性的黃原膠的溶解時(shí)間低于60min、溶解率大于85%、溶解 過程中無團(tuán)塊產(chǎn)生。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0025] (1)本發(fā)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(chǎn)生團(tuán)塊，解決了鉆井液配制過程中黃原膠產(chǎn)生團(tuán)塊的問題；
[0026] (2)與未改性的黃原膠相比，本發(fā)明的表面疏水改性的黃原膠溶解時(shí)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(fā)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(shí)，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(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明的實(shí)施例中的黃原膠可以采用符合《API RP 13A Specification for Drilling Fluids Materials》標(biāo)準(zhǔn)要求的鉆井級(jí)黃原膠，為保證實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一'丨生，下述實(shí)施例 的黃原膠均采用內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司生產(chǎn)的黃原膠產(chǎn)品。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 稱取40. 00g甲苯和15. 00g乙醇，轉(zhuǎn)入到三口燒瓶中；稱取10. 00g黃原膠，加入到 三口燒瓶中，同時(shí)開啟攪拌，持續(xù)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?cái)嚢?h ;稱取1. 00g溴代癸烷， 緩慢滴加至三口瓶中，在50°C下繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h ;反應(yīng)結(jié)束，取出反應(yīng)液進(jìn)行抽濾，在80°C 下烘干4h ;烘干后得到微黃色易流動(dòng)粉末狀樣品，即為表面疏水改性的黃原膠。
[0031] 性能測(cè)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(zhuǎn)入到旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的量杯中；
[0034] (3)將旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的轉(zhuǎn)速調(diào)至600轉(zhuǎn)/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(cè)試樣品并 快速加入到旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的量杯中，觀察內(nèi)是否有團(tuán)塊產(chǎn)生。
[0036] (5)測(cè)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(shí)間 的變化規(guī)律。當(dāng)樣品粘度在l〇min內(nèi)的增加值小于0. 5mPa · s時(shí)，記錄此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間及 樣品表觀粘度。此時(shí)的表觀粘度記為溶解粘度，所對(duì)應(yīng)時(shí)間記為溶解時(shí)間。
[0037] (6)將上述測(cè)試樣品，轉(zhuǎn)入到密封容器中。放置6h后，在旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上測(cè)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(dāng)溶解 率為100%時(shí)表示樣品完全溶解。溶解率按下式計(jì)算 ：
[0039] 溶解率=溶解粘度/最終粘度X 100%
[0040] 經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例所得的樣品溶解后無團(tuán)塊，其各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：
[0041]
【權(quán)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?jǐn)嚢杌旌?，得到反?yīng)液A ; (2) 將與黃原膠質(zhì)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(yīng)液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應(yīng)液A的質(zhì)量比 為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫?cái)嚢?h; (4) 然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質(zhì)量比為10:1至100:1，繼續(xù)恒溫 攪拌4h ; (5) 將步驟4所得的溶液進(jìn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shù) 為8-16的一溴代直鏈燒經(jīng)。
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?jǐn)嚢杌旌?，得到反?yīng)液A ; (2) 將與黃原膠質(zhì)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(yīng)液A加入到所述黃原膠分散體系中，且黃原膠與所述反應(yīng)液A的質(zhì)量比 為1:1至1:4,接著在30°C?60°C下恒溫?cái)嚢?h ; (4) 然后緩慢滴加溴代烷烴，且黃原膠與溴代烷烴的質(zhì)量比為10:1至100:1，繼續(xù)恒溫 攪拌4h ; (5) 將步驟4所得的溶液進(jìn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述溴代烷烴是碳數(shù)為8-16的一溴代直 鏈烷烴。
【文檔編號(hào)】C08B37/00GK104151442SQ201410378538
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】趙志強(qiáng), 苗海龍, 耿鐵, 李自立, 張忠亮, 陳緣博, 王沖敏, 徐安國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司