本發(fā)明涉及一種改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑的制備方法，屬于降粘劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油開發(fā)過(guò)程中，稠油的開采問(wèn)題普遍受到重視。淺層稠油油藏溫度低，稠油在油藏條件下流動(dòng)性差，通常采用蒸汽驅(qū)等方法開采；深井/超深井油藏溫度相對(duì)較高，在油藏條件下能夠流動(dòng)，主要問(wèn)題是隨著井筒的舉升，原油粘度逐漸增大，甚至無(wú)法流動(dòng)，嚴(yán)重影響稠油開采。因而采用降粘液可以有效的降低其粘度，促進(jìn)其流動(dòng)。降粘劑降粘的降粘機(jī)理是降粘劑分子借助強(qiáng)的形成氫鍵能力和滲透、分散作用進(jìn)入膠質(zhì)和瀝青質(zhì)片狀分子之間，部分拆散平面疊堆砌而成的聚集體，形成片狀分子無(wú)規(guī)則堆砌、結(jié)構(gòu)比較松散、有序程度較低、空間延伸度不大、有降粘劑分子參與的聚集體，從而降低稠油粘度。
目前油溶性降粘、水溶性稠油降粘處于試驗(yàn)階段，它們存在的主要問(wèn)題：（1）油溶性降粘劑適用于低含水(＜10％)稠油降粘，降粘效果差。油溶性降粘劑普遍存在降粘效果差、普適性差、應(yīng)用范圍窄的問(wèn)題。另一方面，油溶性降粘劑主要采用各種溶劑，主要降粘機(jī)理是溶劑效應(yīng)。兩個(gè)原因造成目前油溶性降粘劑降粘效果差。（2）水溶性降粘技術(shù)適合低粘度(粘度＜50×104mPa·s)、含水高(＞30％)及低礦化度的稠油降粘，且水溶性降粘技術(shù)使用后帶來(lái)的破乳困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前油溶性降粘劑降粘效果差，普適性差、應(yīng)用范圍窄的問(wèn)題，本發(fā)明主要以木質(zhì)素磺酸鈣為原料，經(jīng)化學(xué)改性合成鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，再與三聚磷酸鈉配伍，制備出復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，并通過(guò)接枝聚合反應(yīng)，引入丙烯酰胺和丙烯酸單體對(duì)其進(jìn)行改性，合成出丙烯酰胺/丙烯酸-鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣接枝共聚物降粘劑，由于分子鏈上含有大量的磺酸基團(tuán)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的降粘效果，且具有很強(qiáng)的耐溫、耐鹽、抗鈣污染能力。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）稱取150～180g七水硫酸亞鐵，加入300～400mL質(zhì)量濃度為10%鹽酸溶液中，以300～400r/min的速率攪拌至固體溶解，用恒流泵從反應(yīng)容器底部以流速為1～2mL/min，通入時(shí)間為20～30min，通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%雙氧水，并在55～60℃恒溫水浴下，加熱反應(yīng)1～2h，冷卻至室溫得置換劑；
（2）稱取100～120g木質(zhì)素磺酸鈣加入900～950mL去離子水中，攪拌混合均勻，再加入100～120mL上述制備的置換劑，并滴加磷酸三丁酯，調(diào)節(jié)其pH值為6.0～6.2，并在55～60℃恒溫水浴下，反應(yīng)20～30min后，加入70～75g二氧化錳，在70～72℃恒溫水浴下，氧化反應(yīng)30～40min，冷卻至55～60℃后，向混合液中加入12～15g三聚磷酸鈉，攪拌均勻，將混合液置入干燥箱中，干燥2～3h，得復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣；
（3）稱取48～50g上述復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，溶解于500～600mL去離子水中，滴加2～3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸溶液，靜置30～40min，加入30～32g丙烯酰胺和28～30mL丙烯酸，以500～600r/min速率攪拌2～3h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入0.4～0.6g硝酸鈰銨，在70～72℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌2～3h，冷卻至室溫，加入200～300mL無(wú)水乙醇，攪拌20～30min，減壓蒸發(fā)濃縮至原體積40～50%，經(jīng)噴霧干燥，得改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑。
本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑抗鈣能力達(dá)到6.5×103mg/L以上，抗溫能力達(dá)到230℃以上，降粘率達(dá)到97.9%以上，礦化度為72000mg·L-1以上。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑降粘效果好，降粘率可達(dá)97.9%以上；
（2）本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑具有很強(qiáng)的耐溫、耐鹽和抗鈣污染能力；
（3）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所需成本低。
具體實(shí)施方式
首先稱取150～180g七水硫酸亞鐵，加入300～400mL質(zhì)量濃度為10%鹽酸溶液中，以300～400r/min的速率攪拌至固體溶解，用恒流泵從反應(yīng)容器底部以流速為1～2mL/min，通入時(shí)間為20～30min，通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%雙氧水，并在55～60℃恒溫水浴下，加熱反應(yīng)1～2h，冷卻至室溫得置換劑；再稱取100～120g木質(zhì)素磺酸鈣加入900～950mL去離子水中，攪拌混合均勻，再加入100～120mL上述制備的置換劑，并滴加磷酸三丁酯，調(diào)節(jié)其pH值為6.0～6.2，并在55～60℃恒溫水浴下，反應(yīng)20～30min后，加入70～75g二氧化錳，在70～72℃恒溫水浴下，氧化反應(yīng)30～40min，冷卻至55～60℃后，向混合液中加入12～15g三聚磷酸鈉，攪拌均勻，將混合液置入干燥箱中，干燥2～3h，得復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣；接著稱取48～50g上述復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，溶解于500～600mL去離子水中，滴加2～3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸溶液，靜置30～40min，加入30～32g丙烯酰胺和28～30mL丙烯酸，以500～600r/min速率攪拌2～3h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入0.4～0.6g硝酸鈰銨，在70～72℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌2～3h，冷卻至室溫，加入200～300mL無(wú)水乙醇，攪拌20～30min，減壓蒸發(fā)濃縮至原體積40～50%，經(jīng)噴霧干燥，得改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑。
實(shí)例1
首先稱取180g七水硫酸亞鐵，加入400mL質(zhì)量濃度為10%鹽酸溶液中，以400r/min的速率攪拌至固體溶解，用恒流泵從反應(yīng)容器底部以流速為1mL/min，通入時(shí)間為30min，通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%雙氧水，并在60℃恒溫水浴下，加熱反應(yīng)2h，冷卻至室溫得置換劑；再稱取120g木質(zhì)素磺酸鈣加入950mL去離子水中，攪拌混合均勻，再加入120mL上述制備的置換劑，并滴加磷酸三丁酯，調(diào)節(jié)其pH值為6.2，并在60℃恒溫水浴下，反應(yīng)30min后，加入75g二氧化錳，在72℃恒溫水浴下，氧化反應(yīng)40min，冷卻至60℃后，向混合液中加入15g三聚磷酸鈉，攪拌均勻，將混合液置入干燥箱中，干燥3h，得復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣；接著稱取50g上述復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，溶解于600mL去離子水中，滴加3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸溶液，靜置40min，加入32g丙烯酰胺和30mL丙烯酸，以600r/min速率攪拌3h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入0.6g硝酸鈰銨，在72℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌3h，冷卻至室溫，加入300mL無(wú)水乙醇，攪拌30min，減壓蒸發(fā)濃縮至原體積50%，經(jīng)噴霧干燥，得改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑抗鈣能力達(dá)到6.6×103mg/L，抗溫能力達(dá)到232℃以上，降粘率達(dá)到98.1%以上，礦化度為72050mg·L-1。
實(shí)例2
首先稱取150g七水硫酸亞鐵，加入300mL質(zhì)量濃度為10%鹽酸溶液中，以300r/min的速率攪拌至固體溶解，用恒流泵從反應(yīng)容器底部以流速為1mL/min，通入時(shí)間為20min，通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%雙氧水，并在55℃恒溫水浴下，加熱反應(yīng)1h，冷卻至室溫得置換劑；再稱取100g木質(zhì)素磺酸鈣加入900mL去離子水中，攪拌混合均勻，再加入100mL上述制備的置換劑，并滴加磷酸三丁酯，調(diào)節(jié)其pH值為6.0，并在55℃恒溫水浴下，反應(yīng)20min后，加入70g二氧化錳，在70℃恒溫水浴下，氧化反應(yīng)30min，冷卻至55℃后，向混合液中加入12g三聚磷酸鈉，攪拌均勻，將混合液置入干燥箱中，干燥2h，得復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣；接著稱取48g上述復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，溶解于500mL去離子水中，滴加2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸溶液，靜置30min，加入30g丙烯酰胺和28mL丙烯酸，以500r/min速率攪拌2h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入0.4g硝酸鈰銨，在70℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌2h，冷卻至室溫，加入200mL無(wú)水乙醇，攪拌20min，減壓蒸發(fā)濃縮至原體積40%，經(jīng)噴霧干燥，得改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑抗鈣能力達(dá)到6.6×103mg/L，抗溫能力達(dá)到232℃，降粘率達(dá)到98.2%，礦化度為72250mg·L-1。
實(shí)例3
首先稱取160g七水硫酸亞鐵，加入350mL質(zhì)量濃度為10%鹽酸溶液中，以350r/min的速率攪拌至固體溶解，用恒流泵從反應(yīng)容器底部以流速為2mL/min，通入時(shí)間為25min，通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%雙氧水，并在57℃恒溫水浴下，加熱反應(yīng)1h，冷卻至室溫得置換劑；再稱取110g木質(zhì)素磺酸鈣加入920mL去離子水中，攪拌混合均勻，再加入110mL上述制備的置換劑，并滴加磷酸三丁酯，調(diào)節(jié)其pH值為6.1，并在56℃恒溫水浴下，反應(yīng)25min后，加入72g二氧化錳，在71℃恒溫水浴下，氧化反應(yīng)35min，冷卻至57℃后，向混合液中加入13g三聚磷酸鈉，攪拌均勻，將混合液置入干燥箱中，干燥2h，得復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣；接著稱取49g上述復(fù)合型鐵錳木質(zhì)素磺酸鈣，溶解于550mL去離子水中，滴加2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸溶液，靜置35min，加入31g丙烯酰胺和29mL丙烯酸，以550r/min速率攪拌2h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入0.5g硝酸鈰銨，在71℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌2h，冷卻至室溫，加入250mL無(wú)水乙醇，攪拌25min，減壓蒸發(fā)濃縮至原體積45%，經(jīng)噴霧干燥，得改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素基鉆井液降粘劑抗鈣能力達(dá)到6.6×103mg/L，抗溫能力達(dá)到232℃，降粘率達(dá)到98.1%以上，礦化度為72520mg·L-1。