[发明专利]一种低粘度水解聚丙烯腈钠盐降滤失剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低粘度水解聚丙烯腈钠盐降滤失剂的制备方法，属于钻井液添加剂制备的技术领域。

背景技术

降滤失剂是石油钻探过程中最常用、最重要的一种添加剂，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，保护地层。降滤失剂的种类繁多，主要有天然产物（如纤维素类、木质素类、淀粉类、褐煤类）和人工合成高分子类（如酚醛树脂类，水解聚丙烯腈类以及多元共聚物类）。天然产物类虽然来源广泛、成本低，但通常需要通过改性达到使用要求，并且多数产品具有耐温性欠缺，易霉变的缺点。人工合成高分子类产品可以根据具体钻探要求，通过改变分子基团种类、分子结构和分子量来设计产品，但通常成本高，加工工艺较复杂，在一定程度上制约了其应用范围。聚丙烯腈水解产物很早就被用于钻井液添加剂，早期主要原料为聚丙烯腈厂的废料，虽然该类产品具有较严重的提粘现象，但其成本低，加工工艺简单，抗温和抗盐效果优越，曾一度被广泛的应用于油田钻探过程；但随着聚丙烯腈厂合成和纺丝工艺的改进，产生的废料越来越少，制约了该类产品的继续应用。目前所采用的聚丙烯腈废料多数来源于腈纶的后续加工过程或废旧腈纶衣物，原料性质经常变化，从而影响了产品的稳定性和降滤失性。

为了克服产品性能不稳定和降滤失性差的缺点，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。改进方法主要有1）通过与其他类的产品进行复配，以提高其性能；2）以聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠等水溶性高分子聚合物为改进剂，与腈纶废料共水解制的改进产品；3）与褐煤类或硅氟类化合物进行接枝共聚，以改进其性能；4）与淀粉类进行接枝共聚；5）用各种交联剂进行改进。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，其中部分产品其降滤失性能甚至超过以前的老产品（聚丙烯腈厂废料为原料）。但上述几种方法制备的产品普遍存在提粘作用更为严重的缺点（或成本显著提高），降低了泥浆流动性，增加了泥浆泵负荷，需配以降粘处理剂才能进行正常作业，无疑增加了钻井成本。

中国专利文献CN102994055A公开了一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，其各物料按重量份数计为：精制棉400～500份、烧碱90～110份、氯乙酸15～25份、腈纶400～500份；经碱化、醚化、水解反应得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐处理剂。但是，该方法以精制棉和腈纶为主要原料，成本高；而且水解温度高达190℃～210℃，能耗较高，压力在12-20大气压之间，安全隐患大。

现有的降滤失剂无法同时保证产品的稳定性、降滤失性和降粘性均达到较好的效果。而且制备过程复杂，成本高，能耗高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低粘度水解聚丙烯腈钠盐降滤失剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种低粘度水解聚丙烯腈钠盐降滤失剂的制备方法，包括如下质量百分比的原料：

废旧腈纶原料35～50%，NaOH10～30%，磺化剂0.5～8%，磺化促进剂0.3～1.5%，余量为水；所述的磺化剂为偏重亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、三氧化硫、氯磺酸或98wt%浓硫酸，所述磺化促进剂为六亚甲基四胺与硫羰基二甲胺以5:1质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将废旧腈纶原料洗净，晾干，备用；

（2）按比例取NaOH加水配制成浓度30～45wt％的NaOH溶液，加到步骤（1）的废旧腈纶原料中，加热升温至100～115℃进行水解反应40～50min，得初步水解混合料；

（3）按比例将磺化剂和磺化促进剂溶于余量的水中，配制成含磺化剂和磺化促进剂的混合水溶液，加入到步骤（2）得到的初步水解混合料中，100～115℃反应1～2h，得胶状物；

（4）将步骤（3）得到的胶状物于105～125℃干燥10～15h，粉碎，过60～100目筛，得产品；

所述的步骤（2）所用的水、步骤（3）所用的水、废旧腈纶原料、NaOH、磺化剂和磺化促进剂的质量百分比加和为百分之百。

根据本发明，优选的，所述的磺化剂的质量百分含量为0.5～4%，更优选2%。

根据本发明，优选的，所述的磺化促进剂的质量百分比含量为0.5～1%。

根据本发明，优选的，所述的NaOH的质量百分含量为18～25%，更优选20%。

根据本发明，优选的，所述的步骤（2）中水解反应温度为105℃。

根据本发明，优选的，所述的步骤（3）中反应温度为105℃。

根据本发明，优选的，所述的步骤（4）中干燥温度为115～120℃。