[發明專利]新型聚陰離子纖維素降濾失劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110636088.6
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113322052A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 江洋洋;王康;魏開軒;黃冬;逯貴廣;楊陽;曾志強;王玉
• 申請（專利權）人: 中石化南京化工研究院有限公司;中國石油化工股份有限公司;中國石化集團南京化學工業有限公司
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08B3/12
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

本發明提供一種聚陰離子纖維素降濾失劑及其制備方法。該新型聚陰離子纖維素降濾失劑是由馬來酸酐對纖維素進行酯化改性、堿中和后得到的馬來酸酯纖維素鹽，通過在纖維素結構中引入長疏水鏈來進一步提高其在井壁上的成膜性，有利于進一步提高濾餅質量，降低失水。本發明的新型結構的聚陰離子纖維素具有較好的耐鹽性和抗溫性，其在鹽水中降濾失性能優于常規的聚陰離子纖維素，耐溫達到130℃，是一種性能更為優良的鉆井液用降濾失劑。

技術領域

本發明涉及一種新型聚陰離子纖維素、制備方法及其在鉆井液中的應用。

背景技術

鉆井液降濾失劑在鉆井液中可以起到降濾失以及改善泥餅質量等作用，是維護鉆井液性能穩定，改善鉆井液流變性、減少有害液體向地層濾失，以及穩定井壁、保證井徑規則和油氣層的重要化學處理劑。它對于安全高效鉆井，防止鉆井事故的發生有著重要的作用。

纖維素是一種綠色環保助劑，具有生物降解性，其材料來源豐富、價格低廉，應用前景十分廣闊。纖維素是由許多環式葡萄糖單元構成的長鏈狀高分子化合物，以纖維素為原料可以制得一系列鉆井液降濾失劑，其中使用最多的是聚陰離子纖維素（PAC），含PAC的泥漿能使井壁形成薄而堅、滲透性低的濾餅，使失水量降低。唯一美中不足的就是PAC抗溫能力只能達到120℃，使其應用范圍受到了限制。研究人員也在對PAC進行改性，但是由于其結構中羧基的位阻效應，造成對其環狀結構上的羥基改性難度較大。

本發明提供一種新型結構的聚陰離子纖維素，它在結構上除了引入與PAC類似的羧酸基團外，還引入的長鏈和碳碳雙鍵，利用長鏈結構的疏水性能提高其在井壁上的成膜性，有利于進一步提高濾餅質量，降低失水，是一種性能更為優良的鉆井液用降濾失劑。此外，雙鍵的引入為下一步的抗溫改性提供的空間。

發明內容

本發明提供一種新型結構的聚陰離子纖維素，其結構中的長疏水鏈能進一步提高其在井壁上的成膜性，有利于進一步提高濾餅質量，降低失水，是一種性能更為優良的鉆井液用降濾失劑。

本發明所采取的技術方案為：一種新型聚陰離子纖維素降濾失劑及其制備方法，其特征在于：該新型聚陰離子纖維素降濾失劑是由馬來酸酐對纖維素進行酯化改性、堿中和后得到的馬來酸酯纖維素鹽。

所述的新型聚陰離子纖維素降濾失劑的結構式為：

其中n為300-15000。

所述的新型聚陰離子纖維素降濾失劑的制備過程如下：(1)將纖維素分散在第一溶劑中，在常溫下活化0.5-4h得到纖維懸濁液；(2)將馬來酸酐用第二溶劑配制成質量分數為20-40%的馬來酸酐溶液；(3)在恒速攪拌和加熱的條件下，將馬來酸酐溶液加入到活化后的纖維懸濁液中，控制滴加速度，使馬來酸酐在1-2h內滴加完，然后繼續反應1-3h；(4)然后用1mol/L的NaOH溶液洗滌至pH值7-8，過濾，再用無水乙醇洗滌2-3次，烘干后即得到新型聚陰離子纖維素降濾失劑。

所述的第一溶劑為丙酮、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一種或多種的組合。

所述第二溶劑為丙酮、苯、甲苯、二甲苯中的一種或多種的組合。

所述的新型聚陰離子纖維素降濾失劑及其制備方法中馬來酸酐與纖維的質量比為1-2.5:1。

所述的新型聚陰離子纖維素降濾失劑及其制備方法中反應溫度為30-80℃。

所述的新型聚陰離子纖維素可用作鉆井液的降濾失劑。

采用本發明的技術方案，新型結構的聚陰離子纖維素在結構上引入與PAC類似的羧酸基團，同時它還引入的長鏈和碳碳雙鍵，利用長鏈結構的疏水性能提高其在井壁上的成膜性，有利于進一步提高濾餅質量，降低失水，雙鍵的引入為下一步的抗溫改性提供的空間。