强抑制性改性杂聚糖在钻井液中的作用效能与机理研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第42卷第10期化工技术与开发V01．42No．102013年10月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryOct．2013强抑制性改性杂聚糖在钻井液中的作用效能与机理研究张洁，张强，陈刚，赵景瑞，许仁军(1．西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065；2．陕西延长石油油田化学科技有限责任公司，陕西延安717400)摘要：为提高天然植物聚糖的水溶性及其胶液粘度，以植物聚糖衍生物为原料，通过磺化反应制得了改性植物聚糖。采用红外光谱和差示扫描量热分析对磺化前后的植物聚糖进行了表征，证实了磺化结果。通过正交实验

2、确定了磺化改性的反应条件：反应温度90％，反应pH=12，反应时间12h，磺化剂与植物聚糖质量比为0．6：1。与原糖相比，改性植物聚糖具有更好的水溶性，经改性植物聚糖处理后的钻井液增黏率为135．1％，降滤失率为22．9％。经改性植物聚糖处理后的钻井液在90℃以下流变性能稳定，具有一定的抗温性。线性膨胀率实验及泥球实验表明，与改性前的原糖相比，改性磺化后的植物聚糖具有良好的抑制防塌作用。关键词：植物聚糖；磺化；水基钻井液；正交实验中图分类号：O629文献标识码：A文章编号：1671-9905(2013)10-0001-05植物聚糖的主要化学组分是天然杂聚糖，与胍性产品水溶胶液的粘度，

3、改善其作为钻井液添加剂胶等其他植物胶相比，植物聚糖具有更好的耐热、耐的性能。与传统利用浓硫酸一氯磺酸的磺化方法[5-61剪切、耐生物降解性能[1-210天然植物聚糖的水溶性相比，反应更加安全、简便，反应原理如图1所示。较差，不适合直接作为钻井液添加剂应用于油田生产。国产植物聚糖SJS-0属于天然杂聚糖衍生物，a+一一。]其分子量较小的组成部分可溶于水形成透明溶液，分子量较大的部分不溶于水仅能形成悬浮液。许春一Hn0．"7一田等p建立了国产植物聚糖sJ衍生物系列环保钻肿井液体系及相关的应用工艺，该类钻井液体系具有良好的流变性、抑制性、滤失性和润滑性，同时在硅酸盐钻井液中也具有较好的降粘

4、降滤失作用[4】，在实际应用中取得了良好的经济效益和环境效益。为提高植物聚糖的水溶性及其水溶胶液粘度，本研究对天然植物聚糖衍生物sJs一0进行了磺化改性，并评价了改性产物SJS一1在水基钻井液中的增图1植物聚糖SJS43磺化改性反应原理粘、降滤失效果及其抑制粘土水化膨胀的作用，考察1．2实验材料与仪器了磺化反应的改性条件，为开发新型天然植物聚糖SJS．0(实验室自制，过O．124mm筛)；环氧氯丙衍生物类钻井液添加剂提供借鉴。烷(分析纯)，亚硫酸氢钠(分析纯)，膨润土。1实验部分NP一1型常温常压膨胀量测定仪，ZNN．D6S型六速旋转粘度计，SD多联中压滤失仪，GJSS．B12K型1

5、．1实验原理变频高速搅拌机，NDJ．8S型旋转粘度计。以3氯一2一羟基丙磺酸钠为磺化剂，向糖链分子1．3磺化植物聚糖sJS．1的制备中引入磺基基团，提高SJS一0的水溶性，进而提高改1．3．13京c_2．羟基丙磺酸钠的制备B]基金项目：国家自然科学基金项目(50874092)，陕西省教育厅科研计划项目(2013JK0647)作者简介：张洁(1963一)，女，博士，教授，研究方向为油气田化学与工艺。通讯地址：西安市电子二路18号，电话：029—88382693，E—mail：zhangjie@xsyu．edu．cn收稿日期：2013-08．14学兔兔www.xuetutu.com2化工

6、技术与开发第42卷向装有亚硫酸氢钠水溶液的三口烧瓶中缓慢滴同浓度水溶胶液后膨润土的线性膨胀值，并计算线加环氧氯丙烷(ECH)，滴加时间2h，反应温度85℃，性膨胀率。反应物摩尔比为n(ECH)：n(NaHSO)=1．15：1，滴加1．6差示扫描量热分析fDSC)完毕后搅拌保温1．5h，冷却至室温后用冰水浴冷却，准确称取5～10mg的SJS-0和sJS．1，分别放抽滤，固体用去离子水重结晶，所得白色固体即为3一人已称重的铝质样品池，立即将样品池压紧密封，氯．2一羟基丙磺酸钠。称重后放入仪器内的样品座，用空的参比池作参比1．3．2植物聚糖SJS-0的磺化改性物。采用氮气保护，升温范围0-

7、300~，升温速率为准确称量一定质量的SJS-0，在一定体积水中搅20~C·min～。拌分散，窒温放置24h到达溶胀平衡，转移至250mL1．7泥球实验三口烧瓶中，加入一定质量的磺化剂，于一定温度下将钠膨润土与自来水按质量比2：1的比例混恒温搅拌反应一段时间，调节并稳定反应体系的pH。合均匀后团成约10g／个的小泥球，分别放人等体积反应结束后，将胶液浓缩、干燥，制得磺化产物sJS一1。胶液或自来水中浸泡，观察并记录泥球的外观变化。为考察反应条件对SJS-0