[發明專利]一種淀粉基有機硅耐高溫降濾失劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810551244.7
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108774508A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 王愛榮;童張法;石海信;王梓民;鄭昌海;梁彩媚
• 申請（專利權）人: 廣西大學;欽州學院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/24
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發明公開了一種淀粉基有機硅耐高溫降濾失劑及其制備方法。該降濾失劑是由淀粉、丙烯酰胺、γ?甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引發劑在水中反應生成的共聚物；其中，所述丙烯酰胺、γ?甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引發劑的用量分別為淀粉質量的100～250％、30～50％和0.8～1.2％；在反應時，體系的pH＝3.5～4.5，參加反應的各固體物料質量的總和在體系中的質量分數為15～25％，反應溫度≤55℃，反應時間≥3h。按本發明所述降濾失劑接枝率高，具有良好降濾失及抗溫性能，其中抗溫可達180℃。

技術領域

本發明涉及一種鉆井液用降濾失劑，具體涉及一種淀粉基有機硅耐高溫降濾失劑及其制備方法。

背景技術

淀粉是一種來源廣泛、價格低廉、可再生及可降解的生物質資源。淀粉經改性后可用作油田鉆井液降濾失劑，常用的改性方法有醚化、交聯、接枝等。接枝共聚淀粉是單體在引發劑作用下經共價鍵接枝到淀粉分子上所形成的，既有淀粉類物質的抗鹽性，又有一定的抗溫性，是目前淀粉類降濾失劑的研究熱點。

目前，國內的研究人員用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯腈(AN)、丙磺酸(AMPS)等單體與淀粉接枝共聚形成烯基類多元淀粉接枝共聚物降濾失劑，具有一定的降濾失、抗溫、抗鹽和抗鈣污染能力，但總體來看此類接枝淀粉的抗溫性能不夠理想。已有的抗溫性能較為理想的改性淀粉降濾失劑，如王德龍等(王德龍,汪建明,宋自家,等.無機硅改性羧甲基淀粉鈉降濾失劑的研制及其性能[J].石油化工,2010,39(4):441-443.)在合成羧甲基淀粉鈉的過程中引入水溶性的硅酸鈉，合成了無機硅改性淀粉降濾失劑，其抗溫性能良好；解金庫等(解金庫,趙鑫,盛金春,等.抗高溫淀粉降濾失劑的合成及其性能[J].石油化工,2012,41(12):1389-1393.)以六甲基二硅氮烷、苯基有機胺、羧甲基淀粉、3-氯-2-羥丙基磺酸鈉等為主要原料，制備出能抗160℃高溫的降濾失劑。然而這些硅改性淀粉存在合成工藝比較復雜、改性程度較低等不足。

有機硅單體及其聚合物具有低表面張力、低玻璃化溫度、良好的滲透率及耐溫性能好等優點，可以利用接枝共聚的方法合成有機硅類高聚物降濾失劑。由于含有C＝C鍵的有機硅單體在水相條件下容易發生烷氧基的水解-縮合反應，使單體與淀粉間的接枝共聚難以進行。為了避免水解-縮合副反應的發生，已有的研究大多采用在有機溶劑中進行有機硅接枝共聚反應，如羅霄等(羅霄,蒲曉林,都偉超,等.抗溫耐鹽有機硅降濾失劑制備與性能研究[J].化工新型材料,2017,45(8):138-140.)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，以N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N-乙烯基吡咯烷酮為反應單體，以偶氮二異丁腈為引發劑，通過自由基共聚反應，合成了具有良好降濾失及抗溫性能的有機硅共聚物降濾失劑。然而，該方法中有機溶劑的使用一方面不利于操作人員的身體健康，也會污染環境；另一方面導致產品的生產成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種環保、生產成本低且具有良好降濾失及抗溫性能的淀粉基有機硅耐高溫降濾失劑及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的淀粉基有機硅耐高溫降濾失劑，是由淀粉、丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引發劑在水中反應生成的共聚物；其中，

所述丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引發劑的用量分別為淀粉質量的100～250％、30～50％和0.8～1.2％；

在反應時，體系的pH＝3.5～4.5，參加反應的各固體物料質量的總和在體系中的質量分數為15～25％，反應溫度≤55℃，反應時間≥3h。

本發明所述技術方案中，所述的淀粉可以是選自木薯淀粉、玉米淀粉和小麥淀粉等現有淀粉中的一種或兩種以上的組合。所述的淀粉均為原淀粉。優選為木薯淀粉。所述丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引發劑的用量均是基于淀粉(干基)的質量而言。