改性淀粉聚合物用做油田降滤失剂研究与应用

改性淀粉聚合物用做油田降滤失剂学院化工与药学院专业化学工程与工艺年级班别13级（1）班学号2013402010128学生姓名陈博指导教师祝阳2015年12月7日JINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY改性淀粉聚合物用做油田降滤失剂摘要聚合物类是目前用量最大的降滤失剂之-，其发展速度较快。改性淀粉聚合物因降滤失性能好，价格便宜，环保无毒，在油田上可用做降滤失剂。本文对目前改性淀粉聚合物在油田上的应用现状进行了分析，其主要是对淀粉醚类、交联淀粉类、接枝淀粉类聚合物的研究现状进行了总结。【关键词】：聚合物改性淀粉降滤失剂AbstractPolymerisonethelargestamountoffluidlossagent，itsdevelopmentissofast.ThemodifiedStarchpolymercanbeusedasfluidlossagentintheoilfieldforthegoodperformanceofdropfilterlost,cheapprice,environmentalprotection,andnon-toxic.inthispaper,theapplicationofpresentpolymermodifiedStarchintheoilfieldwasanalyzed,itismainlysummarizedthestarchothers,crosslinkedstarchgraftedstarchpolymer.【keywords】polymermodifiedStarchfluidlossagent前言降滤失剂是钻井液外加剂的重要组成部分，是用于保证钻井液性能稳定，较少有害液体向地层滤失，以及稳定井壁、保证井径规则的重要泥浆处理剂。淀粉来源丰富，其在自然界中的含量仅次于纤维素，而且，比之纤维素等多糖，淀粉分散在水介质中，在较温和的条件下就具有较高的反应性能，因此，可以利用比较简单的方法将其变性和转化。就我国来说，西北地区有丰富的淀粉资源，在国家大力推进节能减排的大环境下，进-步研究和开发淀粉产品不仅可以效地开辟农产品中玉米等的广阔市场，对于油田的无污染、低成本开采更是有着重大意义[1]。此外，改性后的淀粉可具有较强的抗温抗盐性能，这对石油钻探向深井、超深井和海上钻井方面发展具有重大意义。国外将改性淀粉用于钻井液中已有60多年的历史，国内将改性淀粉用于钻井液处理剂始于八十年代初期。在国内，关于淀粉改性研究与应用虽然起步较晚，但发展迅速，尤其是近年来，随着我国粮食产量的不断农民增加，有的钻井液用改性淀粉的研究与开发已引起越来越多油田化学工作者的重视。本文首先就近年来国内外改性淀粉聚合物作为钻井液降滤失剂的研究与应用情况作如下介绍.1淀粉油田化学品1.1淀粉醚类周玲革[2]等用淀粉在碱性条件下先与-氯醋酸钠反应，再与环氧丙基三甲基氯化铵醚化，得到-种复合离子型改性淀粉降失水剂CSJ，其在淡水钻井液、盐水钻井液和正电胶钻井液中均具有良好的降滤失性能抗温达到140℃。1.2交联淀粉类Siferman[3]等使用环氧氯丙烷交联淀粉，提高了淀粉的粘度，使其在20～160℃范围内具有良好的降失水性能。以木薯淀粉为原料，经羧甲基化和交联及接枝多重变性研制的CMS-Ⅱ，具有良好的降滤失作用［4］。以马铃薯淀粉为原料合成了醚化、接枝热交联淀粉［5］，将这两种产物单独及复配后用作钻井液降失水剂，有望部分或者完全取代CMC类钻井液降失水剂。另外，国外有用交联的部分降解的淀粉醚衍生物或和交联淀粉醚衍生物的部分降解产物做降失水添加剂。这种添加剂比相应的不降解的淀粉醚衍生物在更低粘度下降低流体损失，。使它能以足够大的浓度得到满意的滤失控制。而且钻井液的粘度足以保证它在油、气井中循环使用。1.3接枝淀粉类接枝共聚淀粉是其它单体与淀粉发生聚合反应生成高分子链，经共价键接枝到淀粉分子链而形成的。由于该类淀粉兼有淀粉和合成高分子的-些双重特性。因而，与预胶化淀粉和淀粉醚相比，更容易进行分子结构设计。研制出的产品也更具有针对性，与前两者相比，接枝共聚淀粉在我国发展历史不长。为了研制出更适用于油田开发所用的接枝共聚淀粉，尤其是深井用接枝共聚降滤失剂，研究人员不仅从接枝单体的选择上进行了大量研究，还特别分析了不同的预处理方式对淀粉接枝共聚的影响。Carr[6]等研究了采用连续反应挤出将不同类型的单体接枝到淀粉上的可行性。Chinnaswamy[7]也采用反应挤出技术将淀粉接枝到乙烯基多聚物上，但最终产物的吸水效果也远低于用间歇法生产的淀粉接枝共聚物。1.3.1其他接枝淀粉类高锦屏［8］等先后合成高温降失水剂APS和阳离子淀粉-烯类单体接枝聚合物OCSP。前者抗温可达170℃，兼具抗钙、镁能力，后者不仅具有较强抗温能力，还具有抗高价离子污染和较强抑制页岩水化膨胀分散的能力。郭金爱［9］以膨化淀粉(ES)、水解聚丙烯睛(PAN)为原料，加人高温稳定剂(st)合成了降失水剂MFC。产品抗盐效果好，抗温可达150℃。张干伟[10]等对不同来源的淀粉与丙烯睛接枝共聚的研究表明:接枝效果受淀粉颗粒大小的影响，用糊化后的淀粉进行接枝共聚反应时，最终产物吸水率高;淀粉未糊化时用钵离子引发淀粉接枝的接枝率。接枝效率和单体转化率都较好，但在淀粉大分子上的接枝链分布不均匀，导致其水溶性变差。他们还发现，用酸处理淀粉，淀粉由大分子变成小分子，同时粘度显著下降，接枝产物的接枝百分率和接枝侧链平均相对分子质量有所增加，而接枝频率有所减小。关于淀粉的预处理，HJacobs[11]认为，超声波降解淀粉是通过机械断键作用及自由基氧化还原反应，自由基和热造成的机械剪切对分子量较低的大分子物质比较有效，而机械效应对高分子物质效应更为显著，且随相对分子质量增加而增加。2.结论改性淀粉聚合物做为油田降失水剂的研究与应用在我国发展迅速。如何充分利用我国丰富的淀粉资源来开发性能优良、用途广泛的产品，尤其是进-步研发接枝共聚淀粉，将是人们继续关注的重要课题。当前仍需解决如下问题[12]:(l)淀粉来源广泛。不同种类的作物所含淀粉成分不同，而不同的成分又决定了改性产品不同的性能。可综合利用物理法、化学法、生物降解法等措施对淀粉进行预处理及优选，，确定改性目标所对应的淀粉品种及预处理方式；(2)淀粉复杂的微观结构影响了对其深度改性的进行。只有进-步加强对淀粉结构的研究，从动力学角度建立淀粉接枝共聚的数学模型。实现人为控制接枝频率和接枝率才可能使产品的结构完全按照人们设想的方向进行；(3)淀粉类产品增薪性强，而合成聚合物成本高。不利于产品的工业化。研究人员应大力开展无机—有机单体聚合物降滤失剂的研发。降低聚合物的成本并研制出降失水效果好，不增粘的改性淀粉降失水剂；(4)油田用改性淀粉降失水剂的研究比较独立。很多产品性能相同或相近，而且实现工业化生产的较少。参考文献[1]马素德，郭焱.马铃薯变性淀粉用作钻井液降失水剂的研究[J],西安石油大学学报，2004，19（6）:44-49.[2]周玲革，等.CSJ复合离子型改性淀粉降滤失剂的研制[J].江汉石油学院学报.2004，26(3):1-82.[3]Sifferman;SwazeythomasR，JohnM;Skaggs;C.Bryan，Nguyen;Nina，，fluidcontainingthesame[P].USPatent:US6180571，2011-01-30.[6]CarrME，KimS，YoonKJ，etal.Graflpolymerizationofcationiemethacrylate，andacrylonitrilemonomersontostarchbyreactiveextrusion[J].CerealChemistry，1992，69(l):70-75[7]chinnaswamyR,HannaMA.Extrusiongaftstarchontovinyliepolymers[J].Starch，1991，43:396-402.[8]高锦屏，等.阳离子淀粉-烯类单体接枝聚合物OCSP的研制[J].钻井液与完井液，1995，12(l):22-26.[9]郭金爱.抗温抗盐降滤失剂MFC的合成与使用条件[J].油田化学，1996，12):169-171.[10]张干伟，等.淀粉来源及预处理方式对淀粉接枝共聚反应的影响[J].无锡轻工业学院学报，2004，，23(6):23-26.[11]HJaeobs，ADeleour.Hydrothermalmodifieationsofgranularstarchwithretentionofthegranularstrueture[J].AgriculturalFoodChemistry，1998，46(8):2895-2905.[12]黄俊.油田用改性淀粉降失水剂的研究[J].石油化工应用，2010，29（12）：4-7