CN104558216A - 一种强疏水改性淀粉的捏合制备方法及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用捏合法将淀粉原料直接制备成强疏水改性淀粉的方法及应用方法。首先称取1000~1500份的淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入100~150份的碳酸钠、150~250份水、150~200份无水乙醇，在20~30℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应40~80min后，再加入200~250份的疏水试剂和150~200份无水乙醇进行反应80~100min。应用方法将强疏水改性淀按2-5%的重量比例添加到水基钻井液中。本发明省去了其他中间环节，节约了成本，减少浪费；最终合成出的疏水淀粉取代度DS高达73%，由于难溶于水，会使水基钻井液泥饼更加密实，而溶于油则适用于高含油钻井液体系。

Description

一种强疏水改性淀粉的捏合制备方法及应用方法

技术领域

本发明涉及石油勘探井和生产井在钻井过程中用于储层保护的一种强疏水改性淀粉的捏合制备方法及应用方法。 

背景技术

目前，疏水类淀粉均采用先对淀粉原料羧甲基化，然后再进行疏水化处理的分步方法，如干法或半干法、湿法、溶剂法。这些方法要么取代度低、要么产生大量废水造成环境污染，要么成本过高，生产和大规模应用受到限制。本发明通过大量调研和对疏水化机理的深入研究，决定优选所需处理剂、优化制备条件，采用捏合法直接由淀粉原料合成出强疏水改性淀粉。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种采用半干法和溶剂法相结合、且使用捏合机进行直接合成的强疏水改性淀粉的捏合制备方法及应用方法。该方法有效地吸取了两种方法的优点，又因为彼此的互补，最大程度地减小了两者的不足。 

本发明采用的技术方案： 

本发明的强疏水改性淀粉的捏合制备方法技术路线是：首先将淀粉原料利用碳酸钠在捏合机反应釜内进行碱化后，然后直接加疏水试剂进行合成。

依照上述技术路线的具体技术方案是，进行的碱化条件为：取1000~1500重量份的淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入100~150重量份的碳酸钠和150~250重量份水、150~200重量份无水乙醇，在20~30℃下进行碱化；合成条件为：在捏合机搅动下反应40~80min后，加入200~250重量份的疏水试剂和150~200重量份无水乙醇，在20~30℃下反应80~100min即可得到产品。 

上述方案进一步包括：合成后的产品再进行洗涤去盐即得成品。 

所述的淀粉为玉米淀粉。 

上述方案优化方案是所述的淀粉为蜡质玉米淀粉。 

按照上述方法制成的强疏水改性淀粉应用方法是：按照强疏水改性淀占水基钻井液2-5%的重量比例添加到水基钻井液中，混合均匀即可。 

采用以下方法测定疏水取代度： 

准确称取0.01g样品，加入0.1mol/L的氢氧化钠溶液20ml于100℃水浴中回流2h，使样品全部水解，冷却至室温，用去离子水定容至100ml待用。对羧甲基淀粉做相同处理，做为参比溶液，测样品在224nm处的吸光度值。根据以下公式计算样品的取代度：

  

式中：Y-苯甲酸钠浓度，g/L；

w-苯甲酰基的百分含量，%；

m-所取样品的质量，g；

105-苯甲酰基分子量；

M-羧甲基葡萄糖单元的分子质量（246.88）；

0.1-所取样品的体积，L。

本发明与现有技术相比具有如下优势：（1）保持了半干法使用水量较少的特点，相对于湿法，大大减少了用水量，避免了污水对环境的污染；（2）保持了溶剂法使得淀粉始终处于分散状态的特点，保证了较高的反应效率，避免了单纯的干法反应效率低、产品取代度不高的不足；（3）该方法相对于单纯的溶剂法，大大减少了有机溶剂使用量，降低了生产成本；（4）对于以非溶液介质生产来说，采用捏合机进行合成，使得反应更均匀、更充分，原料利用率高，而且单次可以进行2kg以上的实验，相对于普通实验室方法，增加了放大生产的成功率；（5）通过初始优选原料、试剂及优化反应条件，而后采用一步法直接将普通淀粉制备成所需疏水淀粉，省去了其他中间环节，节约了成本，减少浪费；（6）经过多次实验，最终合成出的疏水淀粉取代度DS高达73%，由于难溶于水，会使水基钻井液泥饼更加密实，而溶于油则适用于高含油钻井液体系。 

具体实施方式

结合实例进一步说明本发明。 

实例1

称取1000份的蜡质玉米淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入100份的碳酸钠、150份水、150份无水乙醇，在20℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应50min后，加入200份的疏水试剂和150份无水乙醇在20℃下反应80min即可得到产品；将产品进行洗涤去盐即可得最终成品。按照疏水取代度测定方法得当其取代度为70.6%。

实例2

称取1500份的蜡质玉米淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入120份的碳酸钠、200份水、200份无水乙醇，在25℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应60min后，加入250份的疏水试剂和150份无水乙醇在25℃下反应80min即可得到产品；将产品进行洗涤去盐即可得最终成品。按照疏水取代度测定方法得当其取代度为72.7%。

实例3

称取1000份的蜡质玉米淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入120份的碳酸钠、150份水、180份无水乙醇，在25℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应60min后，加入220份的疏水试剂和150份无水乙醇在30℃下反应100min即可得到产品；将产品进行洗涤去盐即可得最终成品。按照疏水取代度测定方法得当其取代度为71.8%。

实例4

称取1000份的蜡质玉米淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入150份的碳酸钠、200份水、200份无水乙醇，在30℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应80min后，加入220份的疏水试剂和200份无水乙醇在25℃下反应90min即可得到产品；将产品进行洗涤去盐即可得最终成品。按照疏水取代度测定方法得当其取代度为73%。

实例5

称取1000份的蜡质玉米淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入150份的碳酸钠、180份水、200份无水乙醇，在20℃下进行碱化，在捏合机搅动下反应60min后，加入240份的疏水试剂和180份无水乙醇在25℃下反应90min即可得到产品；将产品进行洗涤去盐即可得最终成品。按照疏水取代度测定方法得当其取代度为72.1%。

产品应用实施例及评价

钻井液中加入疏水淀粉后，滤液（或地层水）和油气在返排过程中的启动压力会发生改变，突破压力测定主要用来考察启动压力改变情况，进而评价疏水淀粉对油气运移通道改善程度和储层保护效果。

首先，根据一定配方配制钻井液，老化，分别测定加入一定量疏水淀粉前、后的粘度、滤失量等性能。 

其次，在一定温度下进行高温高压滤失量测定，记录滤失量，待温度降至常温后，倒掉杯中钻井液，用清水轻轻冲掉虚泥饼，倒入一定量清水（或白油），加盖、拧好螺丝、放入滤失仪中，下方放置量筒。 

在温度升至100℃左右时，打开上下连杆，打开进气阀并缓慢增大进气量，直至下方有液体流出为止，记录此时压力表读数，即为突破压力；在压力稳定后，记录30min内流出的液量（清水或白油），计算油水通过比。 

为了更加真实反映该产品的作用，选取义123区块某井现场钻井液进行评价实验，其中，泥饼形成条件为：100℃、30min、3.5MPa；过油过水条件：150℃、30min、2.1MPa（稳定时的压力），其中过油试验从出油开始计时。实验结果如表1所示。 

[0023] 表1  疏水淀粉对现场钻井液的影响

  从表1数据可知，随着疏水淀粉含量的增加，钻井液粘度稍有增加，变化幅度较小，失水量也变化不大，略有减小，表明产品对钻井液体系性能影响不大；而白油突破压力有明显减小，当加量到2%时，突破压力从0.81MPa减小到0.21MPa，而油水通过比从开始的0.42增加到1.21，表明产品不仅可以大幅度降低油相启动压力，还能改善油流通道，增加产能。随着淀粉加量的增加，各数值变化逐渐趋于平缓，确定该疏水淀粉加量范围2-5%，其中优选2%。

Claims (6)

1.一种强疏水改性淀粉的捏合制备方法，其特征是：首先将淀粉原料利用碳酸钠在捏合机反应釜内进行碱化后，然后直接加疏水试剂进行合成。

2.根据权利要求1所述的强疏水改性淀粉的捏合制备方法，其特征是首先进行的碱化条件为：取1000~1500重量份的淀粉原料放入捏合机反应釜中，加入100~150重量份的碳酸钠和150~250重量份水、150~200重量份无水乙醇，在20~30℃下进行碱化；然后进行的合成条件为：在捏合机搅动下反应40~80min后，加入200~250重量份的疏水试剂和150~200重量份无水乙醇，在20~30℃下反应80~100min即可得到产品。

3.根据权利要求2所述的强疏水改性淀粉的捏合制备方法，其特征是：合成后的产品再进行洗涤去盐即得成品。

4.根据权利要求1或2、3所述的强疏水改性淀粉的捏合制备方法，其特征是：所述的淀粉为玉米淀粉。

5.根据权利要求1或2、3所述的强疏水改性淀粉的捏合制备方法，其特征是：所述的淀粉为蜡质玉米淀粉。

6.按照上述任一权利要求所述强疏水改性淀粉的捏合制备方法制成的强疏水改性淀粉应用方法，其特征是：按照强疏水改性淀占水基钻井液2-5%的重量比例添加到水基钻井液中，混合均匀即可。