一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂及其制备方法与流程

本发明属于降滤失剂领域，具体涉及一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂及其制备方法。

背景技术：

1、常用的降滤失剂一般存在抗温能力差、降滤失性能不佳等缺点，既不利于开采油气田井，也存在对作业环境产生生态污染的风险。淀粉及衍生物等天然大分子具有绿色无毒、易生物降解、环保性能好等优点，常被用来作为制作降滤失剂的原料之一，但是天然淀粉的分子结构单一，水溶性一般，导致其抗温性差，限制了淀粉在深井、超深井中的应用。

2、中国发明专利cn101787267a中公开了一种油气田钻井液用双改性淀粉降滤失剂及其制备方法，通过将淀粉、无机硅酸盐和醇基分散剂加入反应容器，均匀分散，然后将碱液滴入反应容器，在常压进行第一阶段反应，结束后，将氯乙酸溶液或海藻酸钠和氯乙酸溶液加入反应容器，然后将碱液滴入反应容器，在常压进行第二阶段反应，固液分离，干燥，即得，该降滤失剂在110℃、130℃、150℃下老化后仍能保持一定的降滤失性能，方法简便，环保无污染；但是该降滤失剂的抗温能力仅在150℃以内，无法满足更高温度的环境作业。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂，具有很好的抗高温能力和抗盐能力，有效避免了淀粉类降滤失剂在高温作业中易降解失效的问题，在220℃高温老化后仍具有很好的降滤失效果。本发明还提供了所述环保型复合降滤失剂的制备方法。

2、本发明的降滤失剂以对苯乙烯磺酸钠、n-丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵为单体，在引发剂作用下与预处理淀粉、交联助剂发生接枝共聚反应制得；其中，对苯乙烯磺酸钠含有刚性苯环基团、强水化磺酸基团和可聚合反应的不饱和双键，可以增强抗温抗盐能力；n-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺含有具有强吸附能力的酰胺基团、亲水性多羟基基团和可聚合反应的不饱和双键，可以增强高温条件下的吸附稳定性，在黏土表面形成水化膜，改善黏土的分散能力；(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵含有可通过静电作用吸附在黏土表面的季铵阳离子、具有强吸附能力的酰胺基团和可聚合反应的不饱和双键，可以增强降滤失效果和抗无机阳离子污染的能力。

3、一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：

4、取n-丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、对苯乙烯磺酸钠、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵加入到水中搅拌均匀，将ph调至中性，得到单体混合溶液；向上述单体混合溶液加入预处理淀粉、交联助剂搅拌均匀，在氮气气氛下加热，然后加入引发剂进行反应，反应结束后，干燥、粉碎，得到所述环保型复合降滤失剂。

5、本发明通过向降滤失剂中引入自制的交联助剂，其中含有的丙烯基团可以与单体中的不饱和双键发生共聚反应，而其中含有的缩水甘油醚基团可以与淀粉中的活性基团发生开环反应，同时兼具淀粉和不饱和单体共聚物的化学交联位点，通过增加两者之间的相互作用，并限制高温条件下共聚链段发生运动，提高复合降滤失剂的抗高温能力。本发明的复合降滤失剂釆用c-c、c-si、c-n等高键能、热稳定性好的连接方式，使共聚物能够在高温和高盐条件下保持稳定，并且在侧链上引入刚性基团、吸附基团和水化基团等，进一步提高抗高温和抗盐污染的能力。

6、优选的，所述交联助剂的制备方法如下：

7、取3-6重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、2-5重量份3-甲基丙烯酰氧丙基三乙酰氧基硅烷加入到20-30重量份80-95wt％乙醇水溶液中搅拌均匀，将ph调至2-3，在氮气气氛下加热至50-60℃反应2-8h；反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到所述交联助剂。

8、本发明通过对淀粉预处理从而引入一部分强水化磺酸基团，不仅可以使淀粉类降滤失剂在高温高盐下仍保持很好的水化能力，还能有效阻止分子链卷曲进一步增强抗温能力。本发明选用反应温和的氨基磺酸，避免了使用强酸性和毒性硫酸/氯磺酸等对淀粉的强降解作用，方法简便，对环境污染小。

9、优选的，所述预处理淀粉的制备方法如下：

10、取5-10重量份淀粉、1-3重量份氨基磺酸加入到30-50重量份水中搅拌均匀，加热至100-120℃反应4-6h，反应结束后，用甲醇析出，过滤、洗涤、干燥，得到所述预处理淀粉。

11、优选的，一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：

12、取2-5重量份n-丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、1-3重量份对苯乙烯磺酸钠、1-2重量份(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵加入到30-50重量份水中搅拌均匀，将ph调至中性，得到单体混合溶液；向上述单体混合溶液加入5-7重量份预处理淀粉、1-2重量份交联助剂搅拌均匀，在氮气气氛下加热至55-60℃，然后加入0.2-0.5重量份引发剂反应3-5h，反应结束后，干燥、粉碎，得到所述环保型复合降滤失剂。

13、优选的，所述淀粉为玉米淀粉、甘薯淀粉、土豆淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中一种或两种以上。

14、优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中一种或两种以上。

15、本发明还提供了一种采用上述方法制备而成的环保型复合降滤失剂。

16、本发明的有益效果：

17、(1)本发明制备的复合降滤失剂釆用c-c、c-si、c-n等高键能、热稳定性好的连接方式，使共聚物能够在高温和高盐条件下保持稳定，并且在侧链上引入刚性基团、吸附基团和水化基团等，进一步提高抗高温和抗盐污染的能力。

18、(2)本发明通过向降滤失剂中引入自制的交联助剂，其中含有的丙烯基团可以与单体中的不饱和双键发生共聚反应，而其中含有的缩水甘油醚基团可以与淀粉中的活性基团发生开环反应，同时兼具淀粉和不饱和单体共聚物的化学交联位点，通过增加两者之间的相互作用，并限制高温条件下共聚链段发生运动，提高复合降滤失剂的抗高温能力。

19、(3)本发明以淀粉为原料，对环境无污染，通过对淀粉预处理引入一部分强水化磺酸基团，不仅可以使淀粉类降滤失剂在高温高盐下仍保持很好的水化能力，还能有效阻止分子链卷曲进一步增强抗温能力。

技术特征：

1.一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述交联助剂的制备方法如下：

3.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述预处理淀粉的制备方法如下：

4.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，各原料的重量份如下：5-7重量份预处理淀粉、1-2重量份交联助剂、0.2-0.5重量份引发剂。

5.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述单体混合溶液中各组分重量份如下：2-5重量份n-丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、1-3重量份对苯乙烯磺酸钠、1-2重量份(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵与30-50重量份水。

6.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、甘薯淀粉、土豆淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中的一种或两种以上。

7.如权利要求1所述的环保型复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或两种以上。

8.一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述制备方法得到。

技术总结
本发明属于降滤失剂领域，具体公开了一种环保型聚合物复合多元共聚降滤失剂及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：取N‑丙烯酰(三羟甲基)氨基甲烷、对苯乙烯磺酸钠、(3‑丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵加入到水中搅拌均匀，调节pH，得到单体混合溶液；向上述单体混合溶液加入预处理淀粉、交联助剂搅拌均匀，在氮气气氛下加热，然后加入引发剂进行反应，反应结束后，干燥、粉碎，得到所述环保型复合降滤失剂。本发明制备的复合降滤失剂具有优异的抗盐能力和抗温能力，对环境无污染。

技术研发人员：吴利军
受保护的技术使用者：四川盛年同缔实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6