一種改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法
【技術領域】
[0001] 本申請屬于高分子材料領域，具體涉及一種改善油田用生物多糖的分散溶解性能 的方法。
【背景技術】
[0002] 廣泛應用于油田的生物多糖主要包括黃原膠（Xanthan gum)、溫輪膠（Welan gum) 以及瓜爾膠（Guar gum)。黃原膠和溫輪膠均是由生物發酵得到的多糖，二者均具有粘度高、 耐高溫、耐酸堿以及耐鹽等特性，常被用作增稠劑、流型調控劑、懸浮穩定劑。在油氣開田勘 探開發中，黃原膠主要用于鉆井泥漿的增粘，而溫輪膠主要用于固井水泥漿的增粘和防沉 降。瓜爾膠是從印巴大陸的一種豆科植物瓜爾豆中提取的一種多糖，可用作增稠劑、穩定劑 和粘合劑。瓜爾膠分子主鏈上的每個糖殘基都有兩個順式羥基，可通過硼鹽或金屬離子進 行交聯，因而在油田壓裂中有著廣泛的應用。
[0003] 在生物多糖的使用過程中，由于其具有較強的親水性，當進入水中時，在它們的顆 粒表面容易形成膠質屏障層，并且顆粒間相互粘結，延緩水分子繼續向顆粒內層擴散，宏觀 上表現為生物多糖的溶解速度降低，甚至產生難以溶解的"魚眼"現象。因此，提高或改善 生物多糖的分散溶解性能，成為該類產品使用過程所需，也成為科技工作者研宄和探討的 熱點。
[0004] 目前，所公開的提高或改善生物多糖分散溶解性能的方法可歸納為兩類。一類 是，在生產過程中，向發酵液中添加隔離劑及在顆粒表面噴涂表面活性劑，以改善或提高 生物多糖的溶解性能，如CN2012220303042所公開的，在濕球狀黃原膠顆粒表面噴涂蔗 糖脂肪酸酯及吐溫表面活性劑，改善黃原膠的溶解；如CN102703544所公開的，在黃原膠 生產過程中，向發酵液中添加氣相二氧化硅和KCl粉末隔離劑，改善黃原膠的溶解；如 CN201010148102所公開的，在黃原膠生產過程中，向發酵液中添加 CaCl2隔離劑，并在成品 粉碎包裝環節中噴涂單甘酯表面活性劑；如CN201310032168所公開的，在黃原膠生產過 程中，向發酵液中添加 CaCl2隔離劑，并在成品粉碎包裝環節中噴涂由N-脂酰胺基酸型表 面活性劑、司盤60及聚山梨酯-80按一定比例組成的混合表面活性劑，改善黃原膠的溶解 性。另一類是，將生物多糖懸浮在溶劑油中，或者是將生物多糖分散在大量無機粉體材料 中，以改善生物多糖的溶解性能，此類做法多見于在油氣田開發過程中應用的生物多糖，如 CN201310753075所公開的，采用礦物白油、有機土以及相關表面活性劑懸浮溫輪膠。
[0005] 在上述所公開的方法中，通過在生物多糖的生產過程中添加隔離劑或在顆粒表面 噴涂表面活性劑的方法，在實際應用中存在操作過于復雜的缺陷；將生物多糖懸浮在溶劑 油中或分散在無機粉體材料中的方法，存在不經濟的缺陷：大量溶劑油的使用會增加生產 成本，無機粉體材料雖然價格低廉，但所制備的產品有效濃度低，也會導致運輸及倉儲成本 升尚。
[0006] 因此，存在對改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法的開發需要。
【發明內容】
[0007] 本申請的目的是提供一種改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，所述方法 包括：
[0008] 將硅烷偶聯劑與甲醇或乙醇配制成處理劑；
[0009] 將生物多糖的粉末與彡2%的基于生物多糖重量的處理劑混合，在60~90°C下焙 烘1~2h ;
[0010] 其中，以生物多糖的重量為基準，硅烷偶聯劑的添加量為〇. 1~1%。
[0011] 本申請中硅烷偶聯劑的添加量只要多0. 1 %就可以使生物多糖在直接加入水中后 沒有"魚眼"產生。為了滿足生物多糖在油氣開田勘探開發中速溶的需要，硅烷偶聯劑的添 加量可以為0. 1~1%。
[0012] 優選地，以生物多糖的重量為基準，硅烷偶聯劑的添加量可以為0. 2~0. 8%。
[0013] 本申請中的甲醇或乙醇是作為分散介質使用，作用是使硅烷偶聯劑均勻地分散在 生物多糖上，因此對甲醇或乙醇的添加量沒有嚴格要求，只要能實現均勻分散的目的即可。 生物多糖的粉末的粒度對本申請的方法也沒有影響。
[0014] 在一些實施方式中，以生物多糖的重量為基準，處理劑的用量可以為2~6%。
[0015] 優選地，以生物多糖的重量為基準，處理劑的用量可以為4%。
[0016] 在一些實施方式中，所述硅烷偶聯劑可以選自由單氨基硅烷、雙氨基硅烷和三氨 基硅烷組成的組。
[0017] 在一些實施方式中，所述單氨基硅烷可以選自由氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三 甲氧基硅烷和二（3-三甲氧基硅烷基丙基）胺組成的組。
[0018] 在一些實施方式中，所述雙氨基硅烷可以選自由N- (2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧 基硅烷和N-(2-氨乙基）-3-氨丙基三乙氧基硅烷組成的組。
[0019] 在一些實施方式中，所述三氨基硅烷可以為N-(2_氨乙基）_氨丙基三乙氧基硅 烷。
[0020] 在一些實施方式中，所述焙烘的溫度可以為85°C。
[0021] 在一些實施方式中，所述焙烘的時間可以為I. 5h。
[0022] 在一些實施方式中，所述生物多糖可以為黃原膠、或溫輪膠、或瓜爾膠。
[0023] 在一些實施方式中，所述生物多糖為黃原膠，并且以黃原膠的重量為基準，硅烷偶 聯劑的添加量為〇. 4~1 %。
[0024] 在一些實施方式中，所述生物多糖為溫輪膠，并且以溫輪膠的重量為基準，硅烷偶 聯劑的添加量為〇. 4~0. 8%。
[0025] 在一些實施方式中，所述生物多糖為瓜爾膠，并且以瓜爾膠的重量為基準，硅烷偶 聯劑的添加量為〇. 1~〇. 4%。
[0026] 與現有的普通型非速溶生物多糖加入到水中后需要劇烈攪拌來加快溶解，消除膠 團、"魚眼"現象相比，采用本申請的方法處理后的生物多糖，在加入到水中后無需攪拌就迅 速分散溶解，只有少量甚至無"魚眼"產生，并使水溶液體系的粘度在加入生物多糖后迅速 增大，滿足了油氣田勘探所需的粘度要求，極大地改善了現有的普通型非速溶生物多糖的 分散溶解性能。此外，發明人還出人意料地發現采用本申請的方法在改善現有的普通型非 速溶黃原膠分散溶解性能的同時，還提高了黃原膠水溶液的粘度。
[0027] 本申請的處理劑價格低廉，本申請的方法簡單可行。
【具體實施方式】
[0028] 下面通過實施例來描述本申請的實施方式，本領域的技術人員應當認識到，這些 具體的實施例僅表明為了達到本申請的目的而選擇的實施技術方案，并不是對技術方案的 限制。根據本申請的教導，結合現有技術對本申請技術方案的改進是顯然的，均屬于本申請 保護的范圍。
[0029] 在以下實施例中：黃原膠購于河北鑫合生物化工有限公司，其商品代號為XCT ;溫 輪膠購于河北鑫合生物化工有限公司，其商品代號為XP ;瓜爾膠購于北京礦冶研宄總院， 其商品代號為油田用一級；N-(2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧基硅烷（CAS: 1760-24-3)購買 自南京聯硅化工有限公司，商品代號為KH-792 ;乙醇為無水乙醇（化學純），購于天津試劑 廠。
[0030] 從以下兩個方面來評價本申請的方法對黃原膠、溫輪膠及瓜爾膠生物多糖等生物 多糖的分散溶解狀況的改善效果：（1)生物多糖加入到水中后的分散溶解狀況；和（2)生物 多糖加入到水中后的水化增粘速度。
[0031] 在本申請中，通過目視觀察水中是否出現膠團和"魚眼"的量將生物多糖在水中的 分散溶解狀況分為差、良及優三級；通過粘度計來測定水化增粘速度，水化增粘速度越快表 示生物多糖的分散溶解性能越好。
[0032] 實施例1-5
[0033] 實施例1-5為改善黃原膠分散溶解性能的實施例。
[0034] 按表1的用量，分別稱取100g黃原膠粉末于實驗室用捏合機中并噴灑由不同量的 乙醇和雙氨基硅烷配制的處理劑，捏合IOmin后，出料并在85°C焙烘I. 5h，即得處理后的黃 原膠。
[0035] (1)將未經處理的黃原膠粉末與經實施例1-5處理后的黃原膠粉末分別加入水中 觀察其分散溶解狀況。（2)分別取0. 5g未經處理的黃原膠粉末與經實施例1-5處理后的黃 原膠粉末加入到99. 5g水中，經過一段時間后測定黃原膠水溶液的粘度。結果請見表1。
[0036] 表 1
[0037]
【主權項】
1. 一種改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，其特征在于，所述方法包括： 將硅烷偶聯劑與甲醇或乙醇配制成處理劑； 將生物多糖的粉末與多2%的基于生物多糖重量的處理劑混合，在60~90°C下焙烘 1 ~2h ; 其中，以生物多糖的重量為基準，所述硅烷偶聯劑的添加量為0. 1~1%。
2. 根據權利要求1所述的方法，以生物多糖的重量為基準，所述硅烷偶聯劑的添加量 為 0? 2 ~0? 8%〇
3. 根據權利要求1或2所述的方法，以生物多糖的重量為基準，所述處理劑的用量為 2~6 %，優選為4 %。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，所述硅烷偶聯劑選自由單氨基硅烷、雙氨 基硅烷和三氨基硅烷組成的組。
5. 根據權利要求4所述的方法，所述單氨基硅烷選自由氨丙基三甲（或乙）氧基硅烷、 氨丙基三甲（或乙）氧基硅烷和二（3-三甲氧基硅烷基丙基）胺組成的組。
6. 根據權利要求4所述的方法，所述雙氨基硅烷選自由N- (2-氨乙基）-3-氨丙基三甲 氧基硅烷和N-(2-氣乙基）氣丙基二乙氧基硅烷組成的組。
7. 根據權利要求4所述的方法，所述三氨基硅烷為N- (2-氨乙基）-氨丙基三乙氧基硅 烷。
8. 根據權利要求1所述的方法，所述焙烘的溫度為85°C，所述焙烘的時間為I. 5h。
9. 根據權利要求1-8中任一項所述的方法，所述生物多糖為黃原膠、或溫輪膠、或瓜爾 膠。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中所述生物多糖為黃原膠，并且以黃原膠的重量為 基準，硅烷偶聯劑的添加量為0. 4~1% ; 所述生物多糖為溫輪膠，并且以溫輪膠的重量為基準，硅烷偶聯劑的添加量為〇. 4~ 0. 8% ； 所述生物多糖為瓜爾膠，并且以瓜爾膠的重量為基準，硅烷偶聯劑的添加量為〇. 1~ 0? 4%〇
【專利摘要】本申請涉及一種改善油田用生物多糖的分散溶解性能的方法，所述方法包括：將硅烷偶聯劑與甲醇或乙醇配制成處理劑；將生物多糖粉末與≥2％的基于生物多糖重量的處理劑混合，在60～90℃下焙烘1～2h；其中，以生物多糖的重量為基準，硅烷偶聯劑的添加量為0.1～1％。使用本申請的方法處理之后的生物多糖可以直接加入水中，無“魚眼”產生，本申請的方法簡單可行。另外，本申請的方法在改善黃原膠分散溶解性能的同時，意外地提高了黃原膠的粘度。
【IPC分類】C08K5-544, C08L5-00
【公開號】CN104861215
【申請號】CN201510303019
【發明人】符軍放, 王云慶, 許前富, 于斌
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月4日