[发明专利]一种淀粉基有机硅耐高温降滤失剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种淀粉基有机硅耐高温降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂是由淀粉、丙烯酰胺、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂在水中反应生成的共聚物；其中，所述丙烯酰胺、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂的用量分别为淀粉质量的100～250％、30～50％和0.8～1.2％；在反应时，体系的pH＝3.5～4.5，参加反应的各固体物料质量的总和在体系中的质量分数为15～25％，反应温度≤55℃，反应时间≥3h。按本发明所述降滤失剂接枝率高，具有良好降滤失及抗温性能，其中抗温可达180℃。

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂，具体涉及一种淀粉基有机硅耐高温降滤失剂及其制备方法。

背景技术

淀粉是一种来源广泛、价格低廉、可再生及可降解的生物质资源。淀粉经改性后可用作油田钻井液降滤失剂，常用的改性方法有醚化、交联、接枝等。接枝共聚淀粉是单体在引发剂作用下经共价键接枝到淀粉分子上所形成的，既有淀粉类物质的抗盐性，又有一定的抗温性，是目前淀粉类降滤失剂的研究热点。

目前，国内的研究人员用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯腈(AN)、丙磺酸(AMPS)等单体与淀粉接枝共聚形成烯基类多元淀粉接枝共聚物降滤失剂，具有一定的降滤失、抗温、抗盐和抗钙污染能力，但总体来看此类接枝淀粉的抗温性能不够理想。已有的抗温性能较为理想的改性淀粉降滤失剂，如王德龙等(王德龙,汪建明,宋自家,等.无机硅改性羧甲基淀粉钠降滤失剂的研制及其性能[J].石油化工,2010,39(4):441-443.)在合成羧甲基淀粉钠的过程中引入水溶性的硅酸钠，合成了无机硅改性淀粉降滤失剂，其抗温性能良好；解金库等(解金库,赵鑫,盛金春,等.抗高温淀粉降滤失剂的合成及其性能[J].石油化工,2012,41(12):1389-1393.)以六甲基二硅氮烷、苯基有机胺、羧甲基淀粉、3-氯-2-羟丙基磺酸钠等为主要原料，制备出能抗160℃高温的降滤失剂。然而这些硅改性淀粉存在合成工艺比较复杂、改性程度较低等不足。

有机硅单体及其聚合物具有低表面张力、低玻璃化温度、良好的渗透率及耐温性能好等优点，可以利用接枝共聚的方法合成有机硅类高聚物降滤失剂。由于含有C＝C键的有机硅单体在水相条件下容易发生烷氧基的水解-缩合反应，使单体与淀粉间的接枝共聚难以进行。为了避免水解-缩合副反应的发生，已有的研究大多采用在有机溶剂中进行有机硅接枝共聚反应，如罗霄等(罗霄,蒲晓林,都伟超,等.抗温耐盐有机硅降滤失剂制备与性能研究[J].化工新型材料,2017,45(8):138-140.)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，以N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N-乙烯基吡咯烷酮为反应单体，以偶氮二异丁腈为引发剂，通过自由基共聚反应，合成了具有良好降滤失及抗温性能的有机硅共聚物降滤失剂。然而，该方法中有机溶剂的使用一方面不利于操作人员的身体健康，也会污染环境；另一方面导致产品的生产成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环保、生产成本低且具有良好降滤失及抗温性能的淀粉基有机硅耐高温降滤失剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的淀粉基有机硅耐高温降滤失剂，是由淀粉、丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂在水中反应生成的共聚物；其中，

所述丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂的用量分别为淀粉质量的100～250％、30～50％和0.8～1.2％；

在反应时，体系的pH＝3.5～4.5，参加反应的各固体物料质量的总和在体系中的质量分数为15～25％，反应温度≤55℃，反应时间≥3h。

本发明所述技术方案中，所述的淀粉可以是选自木薯淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉等现有淀粉中的一种或两种以上的组合。所述的淀粉均为原淀粉。优选为木薯淀粉。所述丙烯酰胺、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂的用量均是基于淀粉(干基)的质量而言。