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高粘度复合变性淀粉的流变性与降滤失性能

以马铃薯淀粉和氯乙酸为主要原料,通过交联-醚化制备了高粘度复合变性淀粉(CM-CMS),考察了高粘度CM-CMS糊液的流变性能及其在钻井液中的降滤失性能,探讨了其降滤失机理。结果表明:CM-CMS糊液表现为假塑性流体特征;其在饱和盐水钻井液及4%盐水钻井液中的增粘、降滤失性能明显优于中粘羧甲基纤维素钠(MV-CMC),在淡水钻井液中与MV-CMC接近。

文章编号:100125620(2006)0620001204

高粘度复合变性淀粉的流变性与降滤失性能

刘祥1 吕伟1 李谦定1 蔺志鹏2

(1.西安石油大学化学化工学院,陕西西安;2.长庆石油勘探局工程技术研究院,陕西西安)

摘要 以马铃薯淀粉和氯乙酸为主要原料,通过交联2醚化制备了高粘度复合变性淀粉(CM 2CMS),考察了高粘度CM 2CM S 糊液的流变性能及其在钻井液中的降滤失性能,探讨了其降滤失机理。结果表明:CM 2CMS 糊液表现为假塑性流体特征;其在饱和盐水钻井液及4%盐水钻井液中的增粘、降滤失性能明显优于中粘羧甲基纤维素钠

(MV 2CMC ),在淡水钻井液中与MV 2CMC 接近。

关键词 降滤失剂 钻井液添加剂 复合变性淀粉 马铃薯淀粉 流变性能 假塑性流体中图分类号:TE254.4

文献标识码:A

  羧甲基淀粉钠(S odi um Carboxymet hyl St arch ,CMS )自1924年首次被合成以来,已广泛应用于医药、食品、纺织、印刷、造纸、冶金、石油、铸造及日用化学工业等领域,发展成为一类重要的淀粉衍生物,被誉为工业味精[1,2]。由于其化学结构、性质乃至应用方面与羧甲基纤维素钠(S o di um Car 2boxymet hyl Cellulose ,CMC)非常相似,因而被公认为是CMC 的升级换代产品,并作为降滤失剂应用于石油钻井工业。但因其粘度低,抗剪切、抗温性能差,未能在油田获得广泛应用。本文以马铃薯淀粉和氯乙酸为主要原料,通过交联2醚化制备了高粘度复合变性淀粉(CM 2CMS ),考察了所得CM 2CMS 糊液的流变性能及其处理钻井液的降滤失性能。结果表明,以本文方法制备的CM 2CMS ,克服了传统CMS 的缺点,具有粘度高、抗剪切性能好和增粘、降滤失性能优良等特点,有望替代成本较高的CMC ,应用于石油钻井工业。

1 实验

1.1 主要原料及仪器

1.1.1 主要仪器

ZNN 2D6型六速旋转粘度计,青岛照相机总厂;ZNS 22型气筒式钻井液降滤失测定仪,青岛海通达专用仪器厂;D J 23S 型高速搅拌机(11000r/mi n ),青岛海通达专用仪器厂;270230型红外光谱仪,天津光学仪器厂;RV30型哈克旋转粘度计,德国;Ni 2

kon eclipse E400pol 偏光显微镜(POM ),日本尼康。1.1.2 主要原料

马铃薯淀粉,工业品;氯乙酸,分析纯,西安化学试剂厂;交联剂,工业品。1.2 高粘度CM 2CMS 的制备

先将3~4倍淀粉质量的有机溶剂(异丙醇、乙醇等)加入装有温度计、搅拌器的四口反应瓶中,按n (淀粉)∶n (氯乙酸)∶n (氢氧化钠)=1∶0.8∶1.8的物料配比依次将氯乙酸、淀粉加入反应瓶中,搅拌均匀后,滴加质量分数为45%的氢氧化钠溶液和相当淀粉质量1%的交联剂,在55~60℃反应2.5h 。中和、冷却、抽滤、洗涤、干燥,粉碎后即得成品。1.3 变性前后淀粉结晶形态观察

将样品配成质量分数为0.2%的淀粉乳,滴于载玻片,盖上盖玻片,放入偏光显微镜(POM),调节偏光显微镜的偏振片,使样品的偏光十字清晰地出现在视野范围,进行拍照。1.4 CM 2CMS 糊液流变性能测试

配制不同质量分数的CM 2CMS 糊液,用RV30型哈克粘度计测定糊液流变性能。1.5 CM 2CMS 处理钻井液性能评价

依据中国石油天然气行业标准SY 5093—92《钻井液用羧甲基纤维素钠盐(MV 2CMC )》测试。

  第一作者简介刘祥,副教授

,63年生,现在西安石油大学工作,主要从事材料化学与物理和油田化学方面的研究。地

址西安市电子二路8号西安石油大学化学化工学院;邮政编码65;电话()88386;2x x @x y 。

第23卷第6期         钻 井 液 与 完 井 液         Vol.23No.62006年11月      DRILL IN G FLU ID &COM PL ETION FLU ID        Nove 12006

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