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改性淀粉油田化学品的研究和应用进展

徐桂云   李俊英   刘丹凤
(山东轻工业学院化学工程系,山东济南250100)
1 钻井液处理剂
    改性淀粉用作油田化学品的研究在国外已有50多年的历史,在国内则始于80年代初期。在我国改性淀粉主要作为钻井液处理剂,可以起降滤失、增粘、降粘、稳定井壁和防塌等作用
1.I 淀粉醚类
    研究最多的是羧甲基淀粉醚(CMS){ 作为石油钻井液处理剂,当其取代度(DS)为0 2—0.4时就有良好的控制失水的效果。适当提高CMS的取代度,可以增强其降失水作用,抗盐抗温能力,以适应不同类型钻井液的需要。孙晓云等以溶媒法合成了DS=0 8一1.1的羧甲淀粉 J。最近张淑芬等又成功地用干法合成了DS=1.0—3.0的艘甲基淀粉,反应收率为90% ,所得产物有较好的降失水作用和较高的抗盐能力 '5J。淀粉与丙烯睛发生氰乙基化反应后再以碱性水解制得的艘乙基淀粉醚,热稳定性、降失水性良好。还有磺乙基淀粉(SES),3一磷酸酯基一2一羟丙基淀粉醚(PHPS) 等都具有一定的降失水性。国外有用交联的部分降解的淀粉醚衍生物或/平日交联淀粉醚衍生物的部分降解产物做降失水添加剂。这种添加剂比相应的不降解的淀粉醚衍生物在更低粘度下降低液体流失,使它能以足够大的浓度得到满意的滤失控制,而且钻井液的粘度足以保证它在油、气井中的循环使用。
1.2 淀粉接枝共聚物
     工业淀粉在一定温度下糊化l小时与磺化剂反应后,加人烯类单体、引发剂等,升温到所需温度后反应一定时间可得淀粉接枝共聚物SPS。SPS有良好的降滤失作用,另外在盐水和海水泥浆中具增粘作用,在淡水泥浆中却起降粘作用,而且在自然环境中生物降解性好 。王中华合成的AM/AA/MPTMA/淀粉接枝共聚物。以及由丙烯酰胺、丙烯酸钾、2一羟基一3一甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵与淀粉接技共聚而成的CGS一2L12 ,由于分子结构中引入了阳离子基因,所以产物不仅具有较好的降滤失作用,抗盐抗温能力,而且具有较好的防塌效果。以交联的阳离子淀粉或两性淀粉为失水控制剂并配台其它成分而成的钻井液,即使在强酸性条件下仍能保持稳定的粘度和降失水性能 l 。由2 丙烯酰胺基一2一甲丙横酸(AMPs)合成的共聚物水溶性好,热稳定性高,抗污染能力强,是一类备受重视的钻井液处理剂,但其价格昂贵,难以推广应用,而改性淀粉价格低廉,但抗温能力差。兼顾处理剂价格与抗温能力制备的AMPS/AM催粉接枝共聚物,成本较低,有较好的降滤失效果和较强的增粘作用。并具有较强的抗温、抗盐和抗高价金属离子污染的能力。
2 原油破乳剂和油田废水处理剂
     我国油田已进入高含水开发阶段,采出液多为W/O型和O/W 型两种乳液台为一体的多重乳液,油田普遍存在的问题是油水界面存在中间乳化层,电场不稳,破乳剂用量多,脱出污水含油高,污水质量达不到回注要求等,必须开发新型高效破乳剂。
     淀粉先在氢氧化钠催化下与环氧乙烷反应成羟乙基淀粉,再与3一氯一2 羟丙基三甲基氯化铵反应可得到阳离子羟乙基淀粉溶液,该溶液破乳效果良好,可用于石油的破乳,废水处理或其它工业 日本人以改性淀粉、改性纤维素和台成树脂等高吸水物质制备了高效凝油剂,用于废液中原油的回收 。
3 油井水泥浆处理剂
     油、气井固井中要用水泥浆。水泥封固的油气井,油层、水层及油水同层段的封固质量有时不太理想,需要添加一定的水泥浆处理剂来改善其封固性能。Wilk发现在水泥浆料中加人被水活化的溶胀剂,如水解淀粉或羧甲基纤维素,固化水泥浆的性能有很大改进,特别是对油并环境下的抗化学腐蚀性能有很大提高 。适量的磷酸酯基淀粉醚加人水泥中,可在改进水泥浆的失水和凝结性能的同时,保持理想的粘度和凝结时间 。
4 堵水调剖剂
     随着我国注水开发油田综合含水量不断升高,堵水调剖难度越来越大,原有的堵水调剖剂用量逐渐增大或效果不断变差。在老油田特高含水开发阶段适时地研究和开发新型调剖堵水剂是油田开发中一项重要课题。李补鱼等针对中原油田含盐量高的地层特点,开发出了以淀粉与丙烯酰胺接枝共聚物SPA,有机复台交联剂MC和保凝剂为主要成分的堵水调剖剂,其中SPA浓度为0.6—1.0%。这种堵水调剖剂强度高,耐冲刷,并具有良好的选择性堵水作用。
5 发展方向
     在油田化学品中有相当份额的聚台物 合成聚台物成本往往很高,有时难以为现场接受而且还存在环境污染问题,因此利用天然高分子通过化学修饰获得价格低廉,综合性能良好的产品是油田化学品的一个发展方向。
      淀粉作为一种天然高分子,来源丰富,价格低廉,易于改性,有着良好的应用前景。8O年代改性淀粉类产品在钻井液中的应用很受重视,并取得了显著的社会教益和经济效益。然而由于淀粉类产品的抗温能力差,进一步应用受于限制,而且提高淀粉类处理剂抗温性能的技术难度大,进入9O年代,有关淀粉在油田中的应用研究明显少于8O年代。研究者不应避难就简,应重视淀粉资源的利用,除了提高改性淀粉的抗温性能以作钻井液处理剂外,还应注重多性能淀粉油田化学品研究,开发淀粉化学品在驱油剂、破乳剂、降粘剂、堵水剂、解堵剂、水泥浆处理剂等油田生产各领域的应用。

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