[發明專利]水基鉆井液用超高粘度聚陰離子纖維素的制備方法

有效

• 申請號: 201210555266.3
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103087202A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 陳網根;朱國生
• 申請（專利權）人: 杭州弘博化工有限公司
• 主分類號: C08B11/12
• 分類號: C08B11/12;C08B15/10;C09K8/035
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及聚陰離子纖維素生產技術領域，特別涉及一種水基鉆井液用超高粘度聚陰離子纖維素的制備方法。

背景技術

鉆井液分為油基鉆井液和水基鉆井液。隨著全世界越來越嚴格的環境法規，水基鉆井液因污染小而成為主流。而纖維素類的降濾失劑、流變改性劑，具有來源豐富、可生物降解、污染小的特點，主要產品為羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）和聚陰離子纖維素（PAC）。它們是迄今為止用量最大，用途最廣泛，環境友好的鉆井液降濾失劑、流變改性劑。

隨著石油勘探向海洋地層下發展，開鉆地層條件日趨苛刻，鉆井深度在增加。一般講，鉆井深度向下每延伸1000米，井下溫度會升高30℃，當井深達4000米時，溫度會升高120℃。所以對于鉆井液組分的抗高溫、耐鹽要求越來越高，對降濾失性和粘度值及粘度的抗降解要求也隨之提高。普通CMC-Na和PAC已不能滿足要求。國內的CMC-Na和PAC生產廠家由于均采用簡單的捏合工藝，低倍量乙醇作溶媒。只能生產普通的CMC-Na和PAC產品。這些產品大多只能滿足在陸地上和淺井的鉆井液的需要。究其原因，是因為國內的反應設備及工藝中，傳熱不迅速，散熱面積小。在堿化和添加氯乙酸時，不可避免地使物料處在強堿性和較高的溫度；物料的局部過熱導致醚化溫度也必然會升高。其后果是纖維素的裂解，粘度的降低，還有醚化反應不均勻等問題。所以國產PAC性能均達不到國外發達國家用異丙醇為溶媒的淤漿法所生產的PAC。為了滿足日益增加的海上鉆井和其它復雜地層條件的鉆井，對國內現有主體設備及工藝進行改進和必要的補充是勢在必行。

公告號CN101838333A的發明公開了一種高粘度聚陰離子纖維素的制備方法。該制備方法以精制棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的堿化、纖維素的加醚化劑混合、纖維素的醚化、中和洗滌、產品的后處理；所述的制備方法還包括交聯反應步驟，所述交聯反應步驟是在所述纖維素的醚化和所述中和洗滌步驟之間進行，所述交聯反應步驟是將交聯劑N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺加入到聚陰離子纖維素中進行交聯反應。其中存在的不足之處是：1、堿化前，堿、醇等原料在進捏合機前未經任何處理，只在捏合機里進行10-30min短時間予混，（更長時間也不可能，因為反應物在這一設備里的長期逗留，會嚴重影響整個生產線的產量），這樣，因為起始溫度高，纖維素因為堿性裂解又是放熱反應，造成堿化起始溫度會較高，堿化起始溫度是影響產品粘度的關鍵因素之一，這樣會導致最終產品粘度的下降；2、整個堿化期間溫度也較高，在15-40℃，較大程度影響了高粘度產品的獲得，產品粘度不高，用于水基鉆井液時導致濾失量較高，耐鹽性能較差。3、醚化劑仍然使用單一的氯乙酸，這樣必然會使堿的用量很大，堿化、醚化時反應的放熱量較大，導致產品的粘度有較大下降。雖然他們的產品當取代度到達0.99-1.03時，1%水溶液的Brookfield粘度為6300-7000mpa.s的PAC（即取代均勻的CMC）產品，但距離國外的高水平還有差距。

美國專利7，384，892?B2???亦即CN1989219A?的專利采用原棉棉短絨作原料，用異丙醇-甲醇混合溶劑作溶媒，用漿液法制備了取代度到達1.18時，1%水溶液的Brookfield粘度為9913?mpa.s的PAC（即取代均勻的CMC）產品。但國外這種高性能的PAC產品的生產工藝是漿液法，也就是高倍溶劑法。制備PAC成本太高，所用溶劑為異丙醇的價格又是國內CMC廠家所用乙醇溶劑價格的一倍。用漿液法制備的PAC產品在市場上顯然缺乏竟爭力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術上存在的上述缺陷，提供一種性能相當于國外高性能的PAC產品的水基鉆井液用超高粘度聚陰離子纖維素的制備方法，所制得的聚陰離子纖維素具有超高的粘度，用于水基鉆井液時，耐鹽性能佳，表觀粘度高，濾失量低。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種水基鉆井液用超高粘度聚陰離子纖維素的制備方法，所述的制備方法步驟如下：

（1）在低溫水冷卻下，把質量濃度45-50%氫氧化鈉水溶液和質量濃度85-95%乙醇水溶液按1:1.4-2.5的重量比攪拌混合均勻，得到8-13℃的醇-堿混合液。

本步驟是本發明的關鍵發明點之一，本發明突破常規，首先將堿化使用的醇-堿原料在捏合機外進行低溫處理，然后再進捏合機與精制棉堿化反應，這樣能明顯降低堿化反應的溫度（尤其是起始時的溫度），不會存在局部過熱的發生，精制棉堿化的均勻性好，降低了精制棉即纖維素的裂解，從而提高產品粘度。