專利名稱：一種新型磺化腐植酸鉆井泥漿調(diào)整劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆井泥漿的改性技術(shù)。更具體地說，是涉 及一系列制備這種新型磺化腐植酸鉆井泥槳調(diào)整劑的方法。
背景技術(shù)：
腐植酸(Humic acid，簡稱HA)是從土壤、泥炭和褐 煤中提取的一種高分子物質(zhì)，含有多種活性基團(tuán)，具有較強(qiáng)的生理活 性。我國腐植酸資源儲量大，品質(zhì)好，開發(fā)利用潛力巨大，并且其價(jià) 格低廉，在鉆井泥漿調(diào)整劑中具有較大的優(yōu)勢。腐植酸物質(zhì)不同于其 他天然大分子,不具有某種完整的結(jié)構(gòu)和化學(xué)構(gòu)型。由于它毒副作用 小，適用范圍很廣。腐植酸(HA)類物質(zhì)的磺化或磺甲基化是一個(gè)重要的課題。因?yàn)榛?酸基團(tuán)的引入,會提高腐植酸類物質(zhì)的水溶性、耐鹽性、抗硬水能力 以及與金屬離子的交換能力等。如混凝土減水劑、鉆井泥漿調(diào)整劑等 均需要對其主要原料腐植酸(HA)引入磺酸基團(tuán)。常規(guī)的磺化試劑主要 有NaHS03， Na2S03,氯磺酸，濃硫酸，而礦源腐植酸分子較大,一般 直接磺化或磺甲基化較困難,常常需要經(jīng)氧化降解后才能達(dá)到較理想 的效果，這樣對溫度，進(jìn)而對儀器設(shè)備的要求就比較苛刻，而且磺化 后的調(diào)整劑對泥漿沒有明顯的降粘效果，磺化常用方法一般是濃硫酸 法，即在較高溫度下用濃硫酸去直接和腐植酸類物質(zhì)反應(yīng)。該法雖然 可以引入磺酸基團(tuán),但是產(chǎn)物的溶解性大大降低，而且在高溫條件下也 很容易破壞反應(yīng)物本身所具有的生物活性等。為了克服上述泥漿調(diào)整劑的缺點(diǎn)和不足。本發(fā)明的任務(wù)在于提出 一種兼有腐植酸和烷基苯磺酸鹽兩者特點(diǎn)的地層鉆探使用的降粘降濾失泥漿調(diào)整劑的制備方法。本發(fā)明的泥漿調(diào)整劑具有良好的抗高溫 泥漿流變性、降粘性、潤滑效果、降失水性、同時(shí)含有親水和疏水兩 種性能，對泥漿具有良好的調(diào)整效果。本發(fā)明的主要技術(shù)特征在于使用廉價(jià)的風(fēng)化煤、褐煤或富含有腐 植酸的物質(zhì)為主要原料采用易于工業(yè)化的方法與烷基苯磺酸鹽反應(yīng)。泥漿調(diào)整劑使鉆井工藝中不可缺少的重要組成部分。尤其使同時(shí) 具有耐高溫、抗鹽、降失水、降粘、降靜切力等多種功能的調(diào)整劑更 為需要。本發(fā)明的目的是制備出一種多功能的泥漿調(diào)整劑。該調(diào)整劑具有 耐高溫、降粘、抗鹽、降失水、降靜切力等的優(yōu)越性能，尤其在高比 重泥漿中有能夠體現(xiàn)出良好的多功能性?？稍谏罹?、熱井、超深井和 海上鉆井中使用。本發(fā)明的第二個(gè)目的是采用簡單的工藝制備出一種新體系的腐 植酸類鉆井泥漿調(diào)整劑。其制備方法是首先用常規(guī)方法從含有腐植酸的泥炭、風(fēng)化媒、褐 煤或富含有腐植酸的物質(zhì)制備出鈉鹽。然后與烷基苯磺酸鹽混合后， 同時(shí)可加入少許添加劑，高溫反應(yīng)數(shù)小時(shí)，冷卻后干燥，得到該產(chǎn)品。所述的常規(guī)方法有堿溶酸析法、電滲析法、膜分離法、離子交換 法、無機(jī)鹽萃取法、氫氟酸脫灰法等。所述的富含腐植酸的物質(zhì)與烷基苯磺酸鹽的質(zhì)量比為1: 0.1~1:10。所述的添加劑有NaHS03， Na2S03， K2S208，十二垸基苯磺酸鈉，六甲基二硅氧垸，六甲基硅氧烷，十六烷基三甲基溴化銨，司班，四 甲基溴化銨，四丁基溴化銨，聚丙烯酰胺，水解聚丙烯腈，磺甲基酚 醛樹脂等。所述的反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí) 12小時(shí)。本發(fā)明的新型磺化腐植酸鉆井泥漿調(diào)整劑經(jīng)華北石油管理局配制的5%的膨潤土基槳，測得的主要性能如下樣品及加量 測定條件 AV PV YPmin API濾失量 HTHP失水W/VX100°C/hmPa-smPa-sPamLmL/30min淡水基漿R、 T2942626—實(shí)例11%R、 T12.08. 53. 59.730實(shí)例11%150/16 + RT14.010.54.010.229實(shí)例21%150/16 + RT188.510.59.042實(shí)例31%150/16 + RT11.06.04.510.465.8實(shí)例41%150/16 + RT16. 588. 58.745.4實(shí)例51%150/16 * RT156117.236實(shí)例61%150/16 + RT21. 5156. 513.469.3R、 T—室溫；AV —表觀粘度;YP —?jiǎng)忧辛Γ?PV ——塑性粘度；150/16 + RT —經(jīng)150。C老化16小時(shí)后，在常溫下進(jìn)行測定 HTHP失7K: 150°C， 3.45MPa下進(jìn)行測定具體實(shí)施的方式實(shí)施例l:稱量6.0g的風(fēng)化煤于燒杯中，倒入三口燒瓶中，同時(shí) 加入81mL濃度為1.5X的NaOH溶液；98。C下反應(yīng)l 1.5小時(shí)，離 心去掉底層沉淀，將對羥基苯磺酸鈉溶解，而后在高速攪拌的條件下 慢速滴入到腐植酸鈉溶液中，75TTF加熱回流0.5 1小時(shí)，冷卻， 用0.2mol/L稀硫酸酸化至PH值為2 3，放置長大，將產(chǎn)物液經(jīng)離心分離出沉淀物后在70 8(TC下烘千，即得產(chǎn)品。實(shí)施例2:稱量6.0g的風(fēng)化煤于燒杯中，倒入三口燒瓶中，同時(shí) 加入81mL濃度為1.5X的NaOH溶液；98。C下反應(yīng)1 1.5小時(shí)，離 心去掉底層沉淀，在高速攪拌的條件下先加入&5208 1.0 g，而后用 110mL的去離子水在水浴冷卻的情況下溶解3.0g的對羥基苯磺酸鈉， 在高速攪拌的條件下慢速滴入到腐植酸鈉溶液中，75"C下加熱回流 0.5 1小時(shí)，冷卻，用0.2mol/L稀硫酸酸化至PH值為2 3，放置 長大，將產(chǎn)物液經(jīng)離心分離出沉淀物后在70 8(TC下烘干，即得產(chǎn)口口R o實(shí)施例3:稱量6.0g的風(fēng)化煤于燒杯中，倒入三口燒瓶中，同時(shí) 加入81mL濃度為1.5X的NaOH溶液；98。C下反應(yīng)1 1.5小時(shí)，離 心去掉底層沉淀，在高速攪拌的條件下逐漸加入3.0g對羥基苯磺酸 鈉于其中，75t下加熱回流0.5 1小時(shí)，冷卻，用0.2mol/L稀硫酸 酸化至PH值為2 3，放置長大，將產(chǎn)物液經(jīng)離心分離出沉淀物后在 70 8(TC下烘干，即得產(chǎn)品。實(shí)施例4:稱量6.0g的風(fēng)化煤于燒杯中，倒入三口燒瓶中，同時(shí) 加入81 mL濃度為1.5 %的NaOH溶液;98°C下冷凝回流1 1.5小時(shí)， 離心去掉底層沉淀，在高速攪拌的條件下逐漸加入3.0g對羥基苯磺 酸鈉固體于其中，16(TC下密閉加熱2 3小時(shí)，冷卻，用0.2mol/L 稀硫酸酸化至PH值為2 3,放置長大，將產(chǎn)物液經(jīng)離心分離出沉淀 物后在70 8(TC下烘干，即得產(chǎn)品。實(shí)施例5:稱量15.0g的風(fēng)化煤于燒杯中，倒入三口燒瓶中，同時(shí)加入202mL濃度為1.5X的NaOH溶液；98'C下反應(yīng)1 1.5小時(shí)， 離心去掉底層沉淀，將對羥基苯磺酸鈉溶解，而后在高速攪拌的條件 下慢速滴入到腐植酸鈉溶液中，75。C下加熱回流0.5 1小時(shí)，冷卻 后加入水解聚丙烯腈溶液150mL和5g過硫酸銨，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加 熱攪拌至溶解，緩慢升溫至65。C于1小時(shí)內(nèi)，控溫65 -75"C，反應(yīng) 4h后，用3g亞硫酸氫鈉終止反應(yīng).待反應(yīng)液冷卻后出料，將其濃縮， 干燥，粉碎即制得該產(chǎn)品。實(shí)施例6:步驟同實(shí)施例l，但是反應(yīng)酸化后不經(jīng)過離心分離， 繼續(xù)濃縮成含水60 70%糊狀物，即得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 本發(fā)明提供了一種新型磺化腐植酸鉆井泥漿調(diào)整劑的制備方法，其特征在于以風(fēng)化煤、褐煤、富含有腐植酸的物質(zhì)、腐植酸、腐植酸鉀、腐植酸鈉、腐植酸鐵、鐵鉀腐植酸、磺甲基腐植酸鈉、硝基腐植酸鈉的一種或幾種為原料與烷基苯磺酸鹽加熱反應(yīng)，在攪拌的條件下高溫反應(yīng)一段時(shí)間，冷卻，酸化至一定pH值，沉降，分離，干燥即得該調(diào)整劑。
2 .按照權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于烷基苯磺酸鹽可以 是全氟丁基磺酸鹽、對羥基苯磺酸鈉、脂肪酸甲酯磺酸鹽、甲氧胺甲 磺酸鹽、環(huán)磺酸鹽化鈉、二甲苯磺酸鈉、間硝基苯磺酸鈉、對甲苯磺 酸鐵、甲基磺酸錫、羥甲基磺酸鈉、庚烷磺酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉、 丹參酮磺酸鈉、二苯胺磺酸鈉、丹皮酚磺酸鈉、萸磺酸鈉、甲苯磺酸 鈉、乙烯基磺酸鈉、萘磺酸鈉、羥甲基磺酸鉀、環(huán)己基氨基磺酸鈉、 對甲苯磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、苯磺酸鈉。
3 .按照權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于加入的烷基苯磺酸 鹽的質(zhì)量是富含腐植酸物質(zhì)的質(zhì)量的0.1倍 10倍。
4 .按照權(quán)利要求l所規(guī)定的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為4(TC 160 。C。
5 .按照權(quán)利要求l所規(guī)定的方法，其特征在于酸化的pH值為l一 7。
6 .照權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于高溫反應(yīng)時(shí)間為1 12 小時(shí)。
7 .按照權(quán)利要求1所規(guī)定的方法，其特征在于把所述的這種鉆井泥 漿調(diào)整劑鉆井泥漿調(diào)整劑，與一種或幾種復(fù)配劑進(jìn)行復(fù)配，得到復(fù)合 調(diào)整劑，加入到膨潤土基漿中，能夠產(chǎn)生良好的鉆井泥漿改性效果。
8 .按照權(quán)利要求7所規(guī)定的方法，復(fù)配劑可以是十二烷基苯磺酸鈉， 十二烷基硫酸鈉，硬脂酸鈉，六甲基二硅氧烷，六甲基硅氧垸，十六 垸基三甲基溴化銨，司班，四甲基溴化銨，四丁基溴化銨，聚丙烯酰胺，水解聚丙烯腈，磺甲基酚醛樹脂。
9 .按照權(quán)利要求7所規(guī)定的方法，其特征在于加入的復(fù)配劑的質(zhì)量 是這種新型的鉆井泥漿調(diào)整劑的質(zhì)量的0.01倍 100倍。
10.按照權(quán)利要求7所規(guī)定的方法，其特征在于復(fù)配的方法有①物 理性復(fù)配，是把復(fù)配劑與這種新型磺化腐植酸鉆井泥漿調(diào)整劑按質(zhì)量 比機(jī)械地調(diào)和成混合物。②化學(xué)性復(fù)配有真空浸漬法、微乳液法、 常溫合成法、超臨界法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型磺化腐植酸鉆井泥漿調(diào)整劑的制備的新方法、新工藝，使用廉價(jià)的風(fēng)化煤、褐煤、富含有腐植酸的物質(zhì)采用易于工業(yè)化的方法與烷基苯磺酸鹽反應(yīng)制得該調(diào)整劑。制備的這種新型泥漿調(diào)整劑具有耐高溫、降粘、抗鹽、降失水、降靜切力等優(yōu)越性能，同時(shí)含有親水和疏水兩種性能，對泥漿的性能具有良好的調(diào)整效果。并且還具有不腐蝕設(shè)備，無污染，反應(yīng)工藝流程短，適用范圍廣，使用后易分解等優(yōu)勢。
文檔編號C09K8/02GK101220260SQ200710063299
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者張敬暢, 曹維良, 范國輝 申請人:北京化工大學(xué)