本發(fā)明公開了一種鉆井泥漿降水劑的制備方法，屬于石油化工領域。

背景技術：

在石油開采過程中，需要注入泥漿加固井壁，此時，要求降低泥漿的失水性，其目的在于：（1）防止油氣層污染，以利于提高采收率；（2）保護水敏性地層；（3）防止泥漿在滲透型地層先期脫水；（4）增強保水作用，提高頂替效率。國外早在20世紀60年代初期就已經(jīng)開始合成和應用多種高分子降水劑，而國內(nèi)直到20世紀80年代以后才開始此項研究，目前品種已經(jīng)達到20多種。

常用的鉆井泥漿降水劑按化學成分來分主要有：（1）纖維素及其衍生物，如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素和羧甲基羥乙基纖維素等；（2）含氮有機聚合物，如美國哈里伯頓、道威爾固井服務公司的TFL、CRF2、LA2、D73和D45L等；（3）酯類；（4）聚乙烯吡咯烷酮等。

迄今為止，國內(nèi)市場上以羧甲基纖維素（CMC）為代表的纖維素類產(chǎn)品仍然是用量最大，用途最廣的鉆井泥漿降水劑，主要是因為其價格相對低廉，生產(chǎn)工藝簡單，但CMC分子主鏈是以醚鍵相連，一般在鉆進液中抗溫只能達到130～140℃，加上其抗高價離子污染、抗鹽、抗鈣能力有限，因此其在更大范圍內(nèi)的推廣受到限制。同時由于棉花的種植量連年減少，木材儲量又迅速下降（棉花和木纖維是我國生產(chǎn)CMC的主要原料），因此無論是在我國還是國際市場上，CMC價格近年來都在不斷上漲，有突破一萬元/噸的趨勢，因而開發(fā)新型的鉆井泥漿降水劑并逐步替代傳統(tǒng)產(chǎn)品勢在必行。

羧甲基淀粉醚（CMS）作為重要的改性淀粉已廣泛應用于紡織、造紙、食品、醫(yī)藥、日用化工及石油化工等領域，由于和CMC在結構和性質上的相似性，常替代CMC，尤其在石油鉆井泥漿中用作降水劑已顯示出廣闊的應用前景。但研究工作多集中在取代度較低的CMS的制備和應用上，這種CMS的穩(wěn)定性較差，易發(fā)生霉變，提高取代度是克服這些缺點的有效手段，而且能提高它的溶解性、耐熱性、耐鹽性和耐堿性，從而大大拓寬其應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)鉆井泥漿降水劑在使用過程中出現(xiàn)的穩(wěn)定性差，易發(fā)生霉變，而且溶解度不高，耐熱性、耐堿性和耐鹽性低，在大范圍的推廣使用受到限制的問題，提供了一種鉆井泥漿降水劑的制備方法，本發(fā)明首先利用氫氧化鈉和尿素預處理馬鈴薯淀粉，破壞淀粉分子間氫鍵和結晶結構，再利用沼氣池上清液中豐富的微生物進一步活化淀粉，利用糯米粉發(fā)酵上清液為分散劑，利用馬鈴薯淀粉自然發(fā)霉生長的霉菌為催化劑，經(jīng)蒸煮后，在堿性條件下，催化氯乙酸分子滲透到淀粉顆粒中，反應生成醚化淀粉，再干燥研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。本發(fā)明通過充分活化淀粉，及加入合適催化劑，使醚化淀粉的取代度大大提高，從而提高了其在使用過程中的穩(wěn)定性，耐熱性、耐堿性和耐鹽性，長期使用過程中不發(fā)生霉變，可作為鉆井泥漿降失水劑廣泛使用。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

（1）稱取3～5kg糯米粉，與1～2L去離子水混勻成漿料后，將其轉入蒸籠中，在90～95℃條件下蒸煮30～50min，取出，自然冷卻至45～55℃；將冷卻后的糯米粉轉入盛有4～6L去離子水的發(fā)酵罐中，再加入15～30g釀酒酵母粉，用消毒后的木棍攪拌10～20min后，將發(fā)酵罐密封，并在發(fā)酵罐周圍鋪設1～3層稻草，密封發(fā)酵8～10天后，離心分離，收集上清液，備用；

（2）在盛有3～5L去離子水的反應釜中，加入2～3kg馬鈴薯淀粉，啟動攪拌器，設定轉速為600～800r/min，在攪拌狀態(tài)下，依次加入50～60g尿素和200～300g氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌反應2～4h后，通入沼氣池上清液，調(diào)節(jié)反應釜內(nèi)物料pH至6.5～7.0，繼續(xù)攪拌反應20～40min，出料，將其轉入敞口塑料容器中；

（3）將上述盛有反應釜內(nèi)物料的敞口塑料容器置于避光通風環(huán)境中，在溫度為35～40℃，空氣相對濕度為60～65%下放置，直至物料表面發(fā)霉長出霉菌，再將其轉入蒸鍋中，蒸煮30～40min后，取出攤開放置，自然冷卻至室溫，得預處理淀粉；

（4）取100～200g上述所得預處理淀粉，加入盛有200～400mL步驟（1）備用上清液的三頸燒瓶中，在將三頸燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，升溫至45～50℃，設定攪拌轉速為500～700r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加質量濃度為10～15%NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5～9.0，再加入60～80g氯乙酸，繼續(xù)恒溫攪拌反應3～5h；

（5）待反應結束，抽濾除去濾液，用去離子水洗滌濾餅3～5次，再將其轉入70～85℃真空干燥箱中，干燥處理6～8h后，用研缽研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：在鉆井泥漿中添加質量的2～5%本發(fā)明所得降水劑，按0.5～0.7的水灰比配漿，充分攪拌混勻后，靜置，用泥漿失水儀測定其在0.7MPa，室溫下，30～50min的失水量，為8～12mL，較常規(guī)降水劑提高了30～40%，使用本發(fā)明所得降水劑8～10個月后，仍未出現(xiàn)霉變。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明所得鉆井泥漿降水劑生產(chǎn)成本低，合成工藝簡單，用通用的化工設備即可生產(chǎn)，工業(yè)化容易；

（2）本發(fā)明以馬鈴薯淀粉為原料，所得產(chǎn)品易降解，不污染環(huán)境，是優(yōu)良的環(huán)保產(chǎn)品；

（3）本發(fā)明所得鉆井泥漿降水劑不但會降低石油開采的成本，而且還為廉價淀粉開辟了一個廣泛的應用領域，有利于增加農(nóng)民收入。

具體實施方式

稱取3～5kg糯米粉，與1～2L去離子水混勻成漿料后，將其轉入蒸籠中，在90～95℃條件下蒸煮30～50min，取出，自然冷卻至45～55℃；將冷卻后的糯米粉轉入盛有4～6L去離子水的發(fā)酵罐中，再加入15～30g釀酒酵母粉，用消毒后的木棍攪拌10～20min后，將發(fā)酵罐密封，并在發(fā)酵罐周圍鋪設1～3層稻草，密封發(fā)酵8～10天后，離心分離，收集上清液，備用；在盛有3～5L去離子水的反應釜中，加入2～3kg馬鈴薯淀粉，啟動攪拌器，設定轉速為600～800r/min，在攪拌狀態(tài)下，依次加入50～60g尿素和200～300g氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌反應2～4h后，通入沼氣池上清液，調(diào)節(jié)反應釜內(nèi)物料pH至6.5～7.0，繼續(xù)攪拌反應20～40min，出料，將其轉入敞口塑料容器中；將上述盛有反應釜內(nèi)物料的敞口塑料容器置于避光通風環(huán)境中，在溫度為35～40℃，空氣相對濕度為60～65%下放置，直至物料表面發(fā)霉長出霉菌，再將其轉入蒸鍋中，蒸煮30～40min后，取出攤開放置，自然冷卻至室溫，得預處理淀粉；取100～200g上述所得預處理淀粉，加入盛有200～400mL上述備用上清液的三頸燒瓶中，在將三頸燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，升溫至45～50℃，設定攪拌轉速為500～700r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加質量濃度為10～15%NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5～9.0，再加入60～80g氯乙酸，繼續(xù)恒溫攪拌反應3～5h；待反應結束，抽濾除去濾液，用去離子水洗滌濾餅3～5次，再將其轉入70～85℃真空干燥箱中，干燥處理6～8h后，用研缽研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。

實例1

稱取3kg糯米粉，與1L去離子水混勻成漿料后，將其轉入蒸籠中，在90℃條件下蒸煮30min，取出，自然冷卻至45℃；將冷卻后的糯米粉轉入盛有4L去離子水的發(fā)酵罐中，再加入15g釀酒酵母粉，用消毒后的木棍攪拌10min后，將發(fā)酵罐密封，并在發(fā)酵罐周圍鋪設1層稻草，密封發(fā)酵8天后，離心分離，收集上清液，備用；在盛有3L去離子水的反應釜中，加入2kg馬鈴薯淀粉，啟動攪拌器，設定轉速為600r/min，在攪拌狀態(tài)下，依次加入50g尿素和200g氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌反應2h后，通入沼氣池上清液，調(diào)節(jié)反應釜內(nèi)物料pH至6.5，繼續(xù)攪拌反應20min，出料，將其轉入敞口塑料容器中；將上述盛有反應釜內(nèi)物料的敞口塑料容器置于避光通風環(huán)境中，在溫度為35℃，空氣相對濕度為60%下放置，直至物料表面發(fā)霉長出霉菌，再將其轉入蒸鍋中，蒸煮30min后，取出攤開放置，自然冷卻至室溫，得預處理淀粉；取100g上述所得預處理淀粉，加入盛有200mL上述備用上清液的三頸燒瓶中，在將三頸燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，升溫至45℃，設定攪拌轉速為500r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加質量濃度為10%NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5，再加入60g氯乙酸，繼續(xù)恒溫攪拌反應3h；待反應結束，抽濾除去濾液，用去離子水洗滌濾餅3次，再將其轉入70℃真空干燥箱中，干燥處理6h后，用研缽研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：在鉆井泥漿中添加質量的2%本發(fā)明所得降水劑，按0.5的水灰比配漿，充分攪拌混勻后，靜置，用泥漿失水儀測定其在0.7MPa，室溫下，30min的失水量，為8mL，較常規(guī)降水劑提高了30%，使用本發(fā)明所得降水劑8個月后，仍未出現(xiàn)霉變。

實例2

稱取4kg糯米粉，與1.5L去離子水混勻成漿料后，將其轉入蒸籠中，在92℃條件下蒸煮40min，取出，自然冷卻至50℃；將冷卻后的糯米粉轉入盛有5L去離子水的發(fā)酵罐中，再加入20g釀酒酵母粉，用消毒后的木棍攪拌15min后，將發(fā)酵罐密封，并在發(fā)酵罐周圍鋪設2層稻草，密封發(fā)酵9天后，離心分離，收集上清液，備用；在盛有4L去離子水的反應釜中，加入2.5kg馬鈴薯淀粉，啟動攪拌器，設定轉速為700r/min，在攪拌狀態(tài)下，依次加入55g尿素和250g氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌反應3h后，通入沼氣池上清液，調(diào)節(jié)反應釜內(nèi)物料pH至6.8，繼續(xù)攪拌反應30min，出料，將其轉入敞口塑料容器中；將上述盛有反應釜內(nèi)物料的敞口塑料容器置于避光通風環(huán)境中，在溫度為38℃，空氣相對濕度為62%下放置，直至物料表面發(fā)霉長出霉菌，再將其轉入蒸鍋中，蒸煮35min后，取出攤開放置，自然冷卻至室溫，得預處理淀粉；取150g上述所得預處理淀粉，加入盛有300mL上述備用上清液的三頸燒瓶中，在將三頸燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，升溫至48℃，設定攪拌轉速為600r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加質量濃度為12%NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至8.8，再加入70g氯乙酸，繼續(xù)恒溫攪拌反應4h；待反應結束，抽濾除去濾液，用去離子水洗滌濾餅4次，再將其轉入75℃真空干燥箱中，干燥處理7h后，用研缽研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：在鉆井泥漿中添加質量的3%本發(fā)明所得降水劑，按0.6的水灰比配漿，充分攪拌混勻后，靜置，用泥漿失水儀測定其在0.7MPa，室溫下，40min的失水量，為10mL，較常規(guī)降水劑提高了35%，使用本發(fā)明所得降水劑9個月后，仍未出現(xiàn)霉變。

實例3

稱取5kg糯米粉，與2L去離子水混勻成漿料后，將其轉入蒸籠中，在95℃條件下蒸煮50min，取出，自然冷卻至55℃；將冷卻后的糯米粉轉入盛有6L去離子水的發(fā)酵罐中，再加入30g釀酒酵母粉，用消毒后的木棍攪拌20min后，將發(fā)酵罐密封，并在發(fā)酵罐周圍鋪設3層稻草，密封發(fā)酵10天后，離心分離，收集上清液，備用；在盛有5L去離子水的反應釜中，加入3kg馬鈴薯淀粉，啟動攪拌器，設定轉速為800r/min，在攪拌狀態(tài)下，依次加入60g尿素和300g氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌反應4h后，通入沼氣池上清液，調(diào)節(jié)反應釜內(nèi)物料pH至7.0，繼續(xù)攪拌反應40min，出料，將其轉入敞口塑料容器中；將上述盛有反應釜內(nèi)物料的敞口塑料容器置于避光通風環(huán)境中，在溫度為40℃，空氣相對濕度為65%下放置，直至物料表面發(fā)霉長出霉菌，再將其轉入蒸鍋中，蒸煮40min后，取出攤開放置，自然冷卻至室溫，得預處理淀粉；取200g上述所得預處理淀粉，加入盛有400mL上述備用上清液的三頸燒瓶中，在將三頸燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，升溫至50℃，設定攪拌轉速為700r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加質量濃度為15%NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至9.0，再加入80g氯乙酸，繼續(xù)恒溫攪拌反應5h；待反應結束，抽濾除去濾液，用去離子水洗滌濾餅5次，再將其轉入85℃真空干燥箱中，干燥處理8h后，用研缽研磨成粉，即得鉆井泥漿降水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：在鉆井泥漿中添加質量的5%本發(fā)明所得降水劑，按0.7的水灰比配漿，充分攪拌混勻后，靜置，用泥漿失水儀測定其在0.7MPa，室溫下，50min的失水量，約為12mL，較常規(guī)降水劑提高了40%，使用本發(fā)明所得降水劑10個月后，仍未出現(xiàn)霉變。