CN103554291A - 用于油田生产的皂角树胶的改性方法及应用 - Google Patents

Abstract

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，先在反应釜中将皂角树胶粉分散于水中，搅拌下向反应釜中加入改性剂，然后将反应釜中的反应物搅拌加热，反应过程中向反应体系中加氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，调节pH值保持在7-8，反应结束后冷却到室温，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色胶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物，应用时，将皂角树胶改性物溶于水中配制或者稀释成溶液，加入低固相或者高固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30-60%，提高粘度20-200%；加入压裂液、酸化液中作为增稠剂可以提高粘度至40-120mPa·s。

Description

用于油田生产的皂角树胶的改性方法及应用

技术领域

本发明涉及树胶改性和应用技术领域，具体涉及用于油田生产的皂角树胶的改性方法及应用。

背景技术

皂角树胶的主要化学组分是天然杂聚糖与胍胶类似，与淀粉、纤维素等其他天然聚糖相比，具有更好的耐热、耐剪切、耐生物降解性能。天然皂角树胶的水溶性差、水不溶物多、溶解后形成的水溶胶粘度低，因此目前还未将皂角树胶应用于油田生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供用于油田生产的皂角树胶的改性方法及应用，改性的皂角树胶增强其溶解性和粘度，可以在钻井液中用于降滤失性和增粘性，在压裂液、酸化液中用于增稠剂。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于5-50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的40-200目的粉末，水为去离子水、蒸馏水或者自来水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.0001-1%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷、氯乙酸、2-氯乙基-三甲基氯化铵、2-溴乙基-三甲基溴化铵、3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵及其组合物，

第三步，将反应釜中的反应物在60-100℃下搅拌加热1-6小时，反应过程中向反应体系中加入0.001-10%的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，调节pH值保持在7-8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化1-4小时，然后稀释成质量浓度为0.1-5%的溶液，加入低固相或者高固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30-60%，提高粘度20-200%；加入压裂液、酸化液中作为增稠剂提高粘度至40-120 mPa·s。

由于本发明采用了环氧氯丙烷、氯乙酸、2-氯乙基-三甲基氯化铵、2-溴乙基-三甲基溴化铵、3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵及其组合物作为改性剂，改性后增加了皂角树胶聚合糖链上的水溶性基团，提高了基体的溶解性，大极性基团的引入使聚合糖主链之间的斥力增大，从而使主链更加充分的伸展，有利于提高其增粘作用，同时大极性基团的引入还增强了其与钻井液中粘土颗粒表面的吸附作用，有利于提高其降滤失作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于10倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的100目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化1小时，然后稀释成质量浓度为1.5%的溶液，加入低固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30%，提高粘度120%。

实施例2

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于15倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的150目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.1%，改性剂为工业级及其以上纯度的氯乙酸，

第三步，将反应釜中的反应物在80℃下搅拌加热3小时，反应过程中向反应体系中加入2%的氢氧化钾溶液，调节pH值为8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化2小时，然后稀释成质量浓度为1%的溶液，加入低固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失45%，提高粘度150%。

实施例3

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于20倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为自来水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.2%，改性剂为工业级及其以上纯度的2-溴乙基-三甲基溴化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在70℃下搅拌加热6小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化3小时，然后稀释成质量浓度为0.6%的溶液作为压裂液，其粘度可达100 mPa·s。

实施例4

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于30倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的1%，改性剂为工业级及其以上纯度的2-氯乙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在80℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钾溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化1小时，然后稀释成质量浓度为0.5%的溶液，加入低固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失40%，提高粘度80%。

实施例5

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的160目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.5%，改性剂为工业级及其以上纯度的3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在85℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.3%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化3小时，然后稀释成质量浓度为0.5%的溶液，加入高固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30%，提高粘度75%。

实施例6

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于20倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.2%，改性剂为工业级及其以上纯度的氯乙酸，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热3小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化4小时，然后稀释成质量浓度为0.3%的溶液，加入高固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30%，提高粘度150%。

实施例7

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钾溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化4小时，然后加入酸化液中配成质量浓度为0.4%的溶液，其粘度可达50 mPa·s。

实施例8

用于油田生产的皂角树胶的改性方法，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于30倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷及其组合物，

第三步，将反应釜中得到的反应物在80℃下搅拌加热5小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化2小时，然后稀释成质量浓度为0.3%的溶液，加入低固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失35%，提高粘度80%。

Claims (10)

1.用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于5-50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的40-200目的粉末，水为去离子水、蒸馏水或者自来水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.0001-1%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷、氯乙酸、2-氯乙基-三甲基氯化铵、2-溴乙基-三甲基溴化铵、3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵及其组合物，

第三步，将反应釜中的反应物在60-100℃下搅拌加热1-6小时，反应过程中向反应体系中加入0.001-10%的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，调节pH值保持在7-8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

2.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于：使用时，将皂角树胶改性物分散于水中，预水化1-4小时，然后稀释成质量浓度为0.1-5%的溶液，加入低固相或者高固相水基钻井液中，采用API标准测定其降滤失性和增粘性，得到其降低滤失30-60%，提高粘度20-200%；加入压裂液、酸化液中作为增稠剂提高粘度至40-120 mPa·s。

3.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于10倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的100目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

4.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于15倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的150目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.1%，改性剂为工业级及其以上纯度的氯乙酸，

第三步，将反应釜中的反应物在80℃下搅拌加热3小时，反应过程中向反应体系中加入2%的氢氧化钾溶液，调节pH值为8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

5.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于20倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为自来水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.2%，改性剂为工业级及其以上纯度的2-溴乙基-三甲基溴化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在70℃下搅拌加热6小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

6.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于30倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的1%，改性剂为工业级及其以上纯度的2-氯乙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在80℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钾溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

7.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的160目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.5%，改性剂为工业级及其以上纯度的3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在85℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.3%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

8.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于20倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为去离子水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.2%，改性剂为工业级及其以上纯度的氯乙酸，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热3小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为8，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

9.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于50倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵，

第三步，将反应釜中的反应物在90℃下搅拌加热4小时，反应过程中向反应体系中加入0.5%的氢氧化钾溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。

10.根据权利要求1所述的用于油田生产的皂角树胶的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在反应釜中将皂角树胶粉分散于30倍质量的水中，皂角树胶粉为皂角树胶粉碎后筛选出的200目的粉末，水为蒸馏水，

第二步，搅拌下向反应釜中加入改性剂，改性剂加入量为树胶粉质量的0.01%，改性剂为工业级及其以上纯度的环氧氯丙烷及其组合物，

第三步，将反应釜中得到的反应物在80℃下搅拌加热5小时，反应过程中向反应体系中加入1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为7，反应结束后冷却到室温，

第四步，反应釜中得到的水胶液，即为皂角树胶改性物胶液，将反应釜中的无色溶液中的水蒸去，得到浅灰色固体，即为皂角树胶改性物。