有机二胺交联剂制备水解聚丙烯腈类降滤失剂的方法

摘要

本发明涉及一种有机二胺交联剂制备水解聚丙烯腈类降滤失剂的方法，以有机二胺为交联剂，以NaOH为催化剂，与废旧腈纶原料共水解反应得胶状物，胶状物干燥，粉碎，过筛制得；其中按重量计：有机二胺4％～10％，废旧腈纶30％～50％，NaOH 15～30％，水余量。本发明降滤失剂克服了传统生产工艺产品质量不稳定的缺点，具有产品水溶性好、滤失量低、质量稳定，制备工艺简单等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该方法以有机二胺交联聚丙烯腈水解产 物制备而成，特别是一种具有高稳定性和高降滤失效果的钻井液添加剂。

背景技术

降滤失剂是石油钻井液中最为常用的一种添加剂，它可以降低钻井液中的水分向地层中 渗透，从而稳定了井壁，保护了底层。降滤失剂的种类繁多，主要有羧甲基纤维素、改性淀 粉，酚醛树脂类，褐煤类，水解聚丙烯腈类以及化学合成的多元共聚产物。其中水解聚丙烯 腈类由于成本低，加工简单，抗温抗盐效果好而备受用户的青睐。加工水解聚丙烯腈的原料 通常为废旧的纺织腈纶，因此原料的性质经常变化，从而影响了产品性能的稳定性。

为了克服产品性能不稳定的缺点，近些年来，人们致力于开发新的加工工艺以提高产品 稳定性。改进的水解聚丙烯腈制备方法主要有1)通过将水解聚丙烯腈与其他类的产品进行 复配，以提高降滤失剂其性能；2)以聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠为改进剂，与腈纶废料共水解 制备的改性水解聚丙烯腈类产品；3)与褐煤类或硅氟类化合物进行接枝共聚，或者与淀粉类 进行接枝共聚，以改进水解聚丙烯腈类降滤失剂性能；4)以甲醛为交联剂进行改性。上述方 法不同程度的对腈纶废料水解产物降滤失性能有所改善，但总体效果不甚理想。

CN1242407A公开一种褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其制备方法，降滤失剂组成为腐 植酸活性中间体、水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂，制备方法是采用一步法或 两步法的不排渣工艺路线。广泛适用于淡水、咸水、中盐污染下的深井钻探使用。 CN101735779A(CN200910242693.4)公开了一种抗高温抗饱和盐的降滤失剂，包括如下组 份的原料：改性淀粉、聚丙烯腈水解物、丙烯磺酸盐类和引发剂。所述聚丙烯腈水解物是水 解聚丙烯腈盐、水解聚丙烯腈纤维素之中的一种或两种任意比例的混合物。本发明提供的抗 高温抗饱和盐降滤失剂具有的显著特点是在饱和盐钻井液体系中，能抗150℃以上，在高温 高压情况下，饱和盐水浆中降滤失效果也非常好，可与其他处理剂配伍使用，不影响钻井液 的性能，且无毒，无污染，属环保型产品；本产品不紧具有聚合物类产品的降滤失效果，而 且既抗高温又抗饱和盐。同时，本发明的方法生产工艺简单、条件温和、转化率高、成本低、 无后处理、无三废且绿色环保，用于油田钻井过程中，具有很广泛的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水溶性好、滤失量低、质量稳定的水解聚丙烯腈 类降滤失剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种降滤失剂的制备方法，以有机二胺为交联剂，以NaOH为催化剂，与废旧腈纶原料 共水解反应制得，其中按重量计：有机二胺4％～10％，废旧腈纶30％～50％，NaOH 15～30％， 水余量。

根据本发明优选的，所述有机二胺为乙二胺；所述有机二胺优选用量为5-8wt％。

所述废旧腈纶原料为聚丙烯腈含量在60wt％以上的纤维或织物；

所述NaOH为工业级产品，含量大于96wt％。优选NaOH用量为20～25wt％。

本发明的降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将废旧腈纶原料洗净，晾干，按比例加入有机二胺；

(2)按比例取NaOH配置成浓度25～50wt％的NaOH溶液，加入步骤(1)的反应体系 中，加热升温至100～110℃，开始捏合并水解50～120min，得胶状物；

(3)将所得胶状物于100～110℃干燥8～12小时，粉碎，过60-100目筛，得产品。

本发明所得的降滤失剂为固体可流动性粉末，适用温度在室温至210℃、可在淡水泥浆 和饱和盐水泥浆中使用。

本发明制备方法得到的产品为水解聚丙烯腈类降滤失剂。

本发明优选有机二胺中的乙二胺作为交联剂，通过与废旧腈纶共水解，可以将不同的分 子链连接到一起，容易形成网格状结构，同时不影响水解产物的可溶性，从而使滤失量大幅 度下降。另外在该体系中，还能形成有机铵离子，能够强吸附于粘土表面，可以控制粘土颗 粒大小，也能够促进滤失量的降低。

本发明降滤失剂克服了传统生产工艺产品质量不稳定的缺点，加入较少量的有机二胺(乙 二胺)进行交联就能使产品性能有较大提高，同时产品质量稳定性好；另外本发明加工工艺 简单，环境友好，水解过程中只产生少量的氨气废气，还可以吸收后再利用，易于形成工业 化规模生产。

具体实施方式

实施例中的原料废旧腈纶(聚丙烯腈含量＞60％)是市购的纺织厂的废腈纶纤维。

实施例中的捏合机是本领域内常规设备，购自山东龙兴化工机械集团公司NH5L型捏合 机。

实施例1：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将100g乙二胺倒入上述捏 合机内。将400gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品A。

实施例2：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将400gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品B。

实施例3：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将200g乙二胺倒入上述捏 合机内。将400gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品C。

实施例4：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将450gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品D。

实施例5：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将500gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品E。

实施例6：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将600gNaOH配置成1200g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品F。

实施例7：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将500gNaOH配置成1600g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装，记为产品G。

实施例8：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将500gNaOH配置程1400g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品H。

实施例9：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将500gNaOH配置成1000g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏 合机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品I。

实施例10：

用800g废旧腈纶洗净，晾干后，加入到5升的捏合机内。再将150g乙二胺倒入上述捏 合机内。将500gNaOH配置成800g溶液倒入上述捏合机内，并打开加热升温至110℃。捏合 机温度达到110℃后，开始捏合1小时。然后停止捏合，得到胶状物于110℃干燥10小时， 而后粉碎过80目筛，得粉末，包装。记为产品J。

本发明降滤失剂适用于淡水泥浆和饱和盐水泥浆的降滤失作用。

将评价土、水、NaHCO₃按35∶350∶1的重量比于10000转/分高速混合20min，作为基 浆；然后按基浆的1.5％重量比加入所本发明制备的降滤失剂10000转/分高速搅拌20min。将 所得泥浆置入养护瓶或150℃下热滚炉中进行养护或老化16小时，将泥浆取出测其淡水中压 API滤失量。

将评价土、饱和盐水、NaHCO₃按35∶350∶1的重量比于10000转/分高速混合20min， 作为基浆；然后按基浆的1.5％重量比加入本发明所制备的降滤失剂高速搅拌20min。将所得 泥浆置入养护瓶或150℃下热滚炉中进行养护或老化16小时，将泥浆取出测其饱和盐水中压 API滤失量。

上述实施例1-10制备的产品作为样品A～J的淡水滤失量评价结果示于表1。

表1.不同样品滤失量对比

^*对比样M是工业上普遍使用的一种聚丙烯腈水解产物类降滤失剂，购自胜利油田海胜钻井泥浆制剂有限 公司。

上述样品A～J的饱和盐水滤失量评价结果示于表2。

表2.不同样品滤失量对比

^*对比样M是工业上普遍使用的一种聚丙烯腈水解产物类降滤失，购自胜利油田海胜钻井泥浆制剂有限公 司。

由表1和表2结果可以看出，淡水室温养护后的中压API滤失量与普通聚丙烯腈水解产 物类降滤失剂的相当，而淡水老化结果和饱和盐水的结果比普通聚丙烯腈水解产物类降滤失 剂有很大改善。