CN101717620A - 利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物制备钻井泥浆降滤失剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物制备钻井泥浆降滤失剂的方法。选用的原材料为苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物，制备过程所采用原料的质量份数为：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物质量份数10份，浓硫酸60～100份，有机溶剂0～40份；按配比将原料混合均匀，在70～100℃下搅拌反应2～7小时，对产物分离纯化可得深褐色粉末状产品。本发明产品具有高吸水性且在吸水后呈琥珀色凝胶状，吸水饱和后不溶于水，经过水泥浆降滤失性测试，具有一定的降滤失性、抗盐性和耐温性，可用为钻井泥浆降滤失剂使用，且产品成本低、生产工艺简单、综合性能优异，与市场上同类产品相比，具有一定的竞争优势。
Description
技术领域
本发明属于废弃物利用加工领域，涉及一种利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物制备钻井泥浆降滤失剂的方法。
背景技术
随着石油工业的发展和油气勘探开发地域的扩展，人们所开采油气层位越来越深，地质条件愈趋复杂，开采难度越来越大，从钻井、固井、压裂酸化，直到最后采出油气的各个环节，油田化学品起着至关重要的作用。井底温度的升高、压力的增大和矿化度的提高对钻井泥浆的性能提出了更高的要求。钻井泥浆降滤失剂在油田化学品中起到了重要的作用。常见的钻井泥浆降滤失剂主要有改性天然材料如羟甲基纤维素，合成聚合物类如磺化酚醛树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、水解聚丙烯腈等。
目前，作为石油钻井泥浆稳定剂使用的水解聚丙烯腈，是在强碱介质中形成的产物，虽然具有一定的应用效果，但在耐热和耐盐性能方面还不够理想。如果将聚丙烯腈在硫酸下进行酸式水解，使其具有水化能力的同时还会产生酰胺基、酰亚胺基等基团，则可以提高产物钻为钻井泥浆降滤失剂时的抗盐和耐高温性能。同时，在此硫酸条件下，聚苯乙烯可发生磺化反应且引入水化能力强的磺酸基团，使产品具有强吸水性，能够吸收几倍于自身质量的水。鉴于此，本发明针对现有水解聚丙烯腈泥浆稳定剂的缺点，同时为改善此类产品的吸水性、耐温性和抗盐性，选择以苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物为基材，采用磺化水解的方法对其进行改性，使得磺化水解产物同时具备强吸水性的磺酸基团和可耐高温、抗盐的酰胺基、酰亚胺基等基团。该磺化水解产物作为钻井泥浆降滤失剂使用，可具有优越的高降滤失性、耐温性和抗盐性等性能。
目前仍未见到利用磺化水解改性对苯乙烯-丙烯腈共聚物进行处理而作为钻井泥浆降滤失剂的专利报道，本发明利用其制备一种新型钻井泥浆降滤失剂，综合性能优异、应用前景较为广阔。
发明内容
本发明的目的在于对苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物进行改性，并供一种成本较低、生产简便、性能优良的新型耐温抗盐降滤失剂。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物制备钻井泥浆降滤失剂的方法，选用的原材料为苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物，制备过程所采用原料的质量份数为：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物质量份数10份，浓硫酸60～100份，有机溶剂0～40份；按配比将原料混合均匀，在70～100℃下搅拌反应2～7小时，对产物分离纯化可得深褐色粉末状产品。
所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物来源于单体摩尔比为苯乙烯∶丙烯腈＝10～70∶30～90的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末
所述的浓硫酸浓度为85～98％。
所述的溶剂采用环己烷、1，2-二氯乙烷、吡啶中一种或多种混合使用。
方案中反应体系包含泡沫塑料废弃物和浓硫酸，另采用有机溶剂，可在较低反应温度和较短的反应时间下得到性能相近的产品，有别于其他采用昂贵的催化剂的磺化体系，本发明所采用的方法均可缩短反应时间，降低产品成本，制备效率高，反应路线简单，适用于工业化生产。
本发明所采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过磺化水解反应后得到的产品除了引入水化能力强的基团外，同时具备降滤失性、抗盐性和耐温性。本发明产品在干燥状态下为深褐色粉末，具有高吸水性且在吸水后呈琥珀色凝胶状，吸水饱和后不溶于水，并不同于磺化聚苯乙烯、水解聚丙烯腈或其他同类产品的高水溶性，本发明产品兼具增粘性，有利于提高水泥浆的携屑能力。本发明产品经过水泥浆降滤失性测试，具有一定的降滤失性、抗盐性和耐温性，可用为钻井泥浆降滤失剂使用，且产品成本低、生产工艺简单、综合性能优异，与市场上同类产品相比，具有一定的竞争优势。
具体实施方式
结合实施例，进一步说明本发明的具体原料配方和工艺流程。
实施例1：
采用以下质量份原料：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物(苯乙烯∶丙烯腈单体摩尔比＝70∶30)10份，98％浓硫酸80份；苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过净化粉碎，按配比加入浓硫酸，充分搅拌，在85℃下反应5小时，得到的产物经抽滤分离废酸，通过水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解产物，产物为深褐色粉末。在搅拌条件下将产品批量加入至基浆中，基浆的颜色变深，粘度增大。在产品加入量为质量分数1％时，常温下测得淡水基浆(膨润土质量分数为8％，下同)中表观粘度35mpa·s，API失水量10ml；盐水基浆(膨润土质量分数为8％，NaCl质量分数为4％，下同)中表观粘度32mpa·s，API失水量13ml。对比未加入产品的情况(下同)，淡水基浆的表观粘度为30mpa·s，API失水量为20ml，盐水基浆的表观粘度为29mpa·s，API失水量为28ml。
实施例2：
采用以下质量份原料：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物(苯乙烯∶丙烯腈单体摩尔比＝10∶90)10份，90％浓硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过净化粉碎，按配比加入浓硫酸，充分搅拌，在90℃下反应7小时，得到的产物经抽滤分离废酸，通过水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解产物，产物为深褐色粉末。在搅拌条件下将产品批量加入至基浆中，基浆的颜色变深，粘度增大。在产品加入量为质量分数1％时，常温下测得淡水基浆中表观粘度38mpa·s，API失水量8ml；盐水基浆中表观粘度34mpa·s，API失水量12ml。
以加入量为1％(质量分数)的实施例2的产品为代表来评价产品的耐温性。将淡水基浆加入不锈钢老化罐中，置于滚子炉烘箱中，在设定的温度下滚动老化16小时，冷却至室温，测定产品的降滤失性能。
由表1可以看出，随着老化温度的升高，基浆的失水量有所增加，当温度高达120℃，产品的API失水量为12ml，亦能满足钻井泥浆降滤失剂的要求，由此说明产品具有一定的抗温降滤失性，可作为高温钻井泥浆降滤失剂。
表1产品的抗温降滤失性能测试
实施例3：
采用以下质量份原料：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物(苯乙烯∶丙烯腈单体摩尔比＝60∶40)10份，环己烷20份，98％浓硫酸80份；苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过净化粉碎，在60℃下于环己烷中充分溶胀，加入计量的浓硫酸，在70℃下反应2小时，得到的产物经减压蒸馏回收溶剂、抽滤分离废酸，通过水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解产物，产物为深褐色粉末。在搅拌条件下将产品批量加入至基浆中，基浆的颜色变深，粘度增大。在产品加入量为质量分数1％时，测得淡水基浆中表观粘度36mpa·s，API失水量12ml；盐水基浆中表观粘度33mpa·s，API失水量14ml。
实施例4：
采用以下质量份原料：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物(苯乙烯∶丙烯腈单体摩尔比＝60∶40)10份，吡啶30份，85％浓硫酸60份；苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过净化粉碎，在75℃下于吡啶中充分溶胀，加入计量的浓硫酸，在100℃下反应5小时，得到的产物经减压蒸馏回收溶剂、抽滤分离废酸，通过水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解产物，产物为深褐色粉末。在搅拌条件下将产品批量加入至基浆中，基浆的颜色变深，粘度增大。在产品加入量为质量分数1％时，测得淡水基浆中表观粘度36mpa·s，API失水量10ml；盐水基浆中表观粘度33mpa·s，API失水量14ml。
实施例5：
采用以下质量份原料：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物(苯乙烯∶丙烯腈单体摩尔比＝60∶40)10份，1，2-二氯乙烷30份，环己烷10份，98％浓硫酸80份；苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物经过净化粉碎，于1，2-二氯乙烷中充分溶胀，加入计量的浓硫酸，在80℃下反应4小时，得到的产物经减压蒸馏回收溶剂、抽滤分离废酸，通过水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解产物，产物为深褐色粉末。在搅拌条件下将产品批量加入至基浆中，基浆的颜色变深，粘度增大。在产品加入量为质量分数1％时，测得淡水基浆中表观粘度38mpa·s，API失水量11ml；盐水基浆中表观粘度35mpa·s，API失水量15ml。
本发明并不局限于实施例中所描述的技术，它的描述是说明性的，并非限制性的，本发明的权限由权利要求所限定，基于本技术领域人员依据本发明所能够变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物制备钻井泥浆降滤失剂的方法，其特征是选用质量份数为：苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物质量份数10份，浓硫酸60～100份，有机溶剂0～40份的原料按配比混合均匀，在70～100℃下搅拌反应2～7小时，对产物分离纯化可得深褐色粉末状产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料废弃物来源于单体摩尔比为苯乙烯∶丙烯腈＝10～70∶30～90的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的浓硫酸浓度为85～98％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的溶剂采用环己烷、1，2-二氯乙烷、吡啶中一种或多种混合使用。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100602 |