[發(fā)明專利]一種適用于低溫條件下連續(xù)混配的速溶瓜爾膠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310664482.6
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103641927A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建忠;管保山;梁利;劉蘋;劉玉婷
• 申請（專利權(quán)）人: 東營金明工貿(mào)有限公司;中國石油集團科學(xué)技術(shù)研究院
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00;C09K8/68
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天然高分子化學(xué)領(lǐng)域，涉及冬季北方在零下20℃～30℃以下條件下的瓜爾膠壓裂液配制，尤其一種以瓜爾膠片或瓜爾膠粉為原料的適用于低溫條件下連續(xù)混配的速溶瓜爾膠的制備方法。

背景技術(shù)

水力壓裂是致密油氣藏油氣產(chǎn)量的主要增產(chǎn)技術(shù)手段，而壓裂液是壓裂成功的關(guān)鍵因素，目前應(yīng)用的主要是水基壓裂液，其稠化劑主要是瓜爾膠及其衍生物。中國石油大部分油田在北方地區(qū)，春天和冬天施工作業(yè)時間占全年的1/3，由于現(xiàn)有的瓜爾膠稠化劑在溫度低于15℃溶解性能變差，或者基本上不增粘，影響了整個壓裂施工進程，以至于大部分油田都要冬休，不能正常施工；也可以對30m3～60m3的儲水罐加熱，但增加了成本的壓力和不安全因素。而在我國東部地區(qū)，部分區(qū)域夏天是水洼地帶，只有到冬天結(jié)冰到零下20℃多以下，作業(yè)隊伍才能進入，壓裂施工才能正常進行。

瓜爾膠自1993年進入中國市場以來，以其優(yōu)良的特性和較低廉的價格被廣泛應(yīng)用于石油、食品、紡織及日用品等行業(yè)。石油行業(yè)用量約占1/3左右，主要做為壓裂液的添加劑，它的主要特點是增稠能力強，易交聯(lián)形成凍膠，凍膠粘彈性好，熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性好，它是目前國際上應(yīng)用最為廣泛而又廉價的稠化劑。瓜爾膠主要來源于印度和巴基斯坦，是在干旱和半干旱地區(qū)廣泛栽培的一年生草本抗旱農(nóng)作物——瓜爾豆。瓜爾豆平均畝產(chǎn)200kg～300kg，含膠量平均達30%，其中印度產(chǎn)量占到世界的瓜爾豆產(chǎn)量的80％左右，巴基斯坦占世界總產(chǎn)量的15％左右，而其他國家的產(chǎn)量占5%左右。印度每年瓜爾膠產(chǎn)量36萬噸，分別銷往中國4.5萬噸，美國20萬噸，歐洲10萬噸，而瓜爾膠是現(xiàn)在應(yīng)用最好的稠化劑。

瓜爾膠稠化劑中含有半乳甘露聚糖、硼酸鹽等化合物，可通過半乳糖邊鏈上的順式羥基進行交聯(lián)，形成高粘度液體。典型的瓜爾膠分子量約200萬，分子呈線型結(jié)構(gòu)，主鏈中含有D-甘露糖單元，支鏈中含有D-半乳糖單元，具有良好的水溶性、交聯(lián)性、穩(wěn)定性，且易于破膠。

瓜爾膠最早的生產(chǎn)技術(shù)是將瓜爾膠片粉碎成原粉，再對原粉進行化學(xué)改性。目前該工藝已經(jīng)基本淘汰，大多數(shù)廠家應(yīng)用的技術(shù)是將瓜爾膠粉進行改性，更換成直接對瓜爾膠片進行膨化處理，使瓜爾膠片中半乳甘露糖多糖和鏈上的羥基的氫鍵斷裂，并通過高速攪拌等手段破壞細胞壁，使高分子多糖形成小分子多糖，在水溶液中具有良好的增粘性能。

速溶瓜爾膠通常通過用醇洗法改變瓜爾膠的表面潤濕性獲得，采用醇洗、水洗過程，來獲得速溶的瓜爾膠產(chǎn)品。在醇洗過程中，醇類影響員工的身體健康，同時費時、費力、成本高；在水洗過程中，需加入堿，既浪費水資源，增加成本，也產(chǎn)生了大量的廢水，對環(huán)境造成污染。因此，現(xiàn)有的制備過程需要大量的醇，產(chǎn)物需要復(fù)雜的分離純化工藝，并且醇易燃、排放污染環(huán)境，工藝控制的重復(fù)性較差。

通過檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇相關(guān)公開專利文獻：

1、一種速溶型化學(xué)改性植物膠的制備方法（專利申請?zhí)?00610105052.0），其中的速溶型植物膠是通過利用瓜爾膠、香豆膠、田菁膠、蘑芋膠等豆科類植物膠片為原料，以無機堿為催化劑，環(huán)氧丙烷、氯丙醇等親水性物質(zhì)為醚化劑，在一定反應(yīng)溫度和時間下進行改性反應(yīng),然后擠壓膨化、干燥、粉碎而獲得。

2、低聚醚速溶瓜爾膠的制備方法（專利公開號CN102161709A），該方法利用瓜爾膠粉先進行羥乙基或羥丙基化反應(yīng)、然后進行低度聚合反應(yīng)而形成低聚醚瓜爾膠，再將物品進行真空膨化、干燥、超微粉碎機粉碎而獲得所述低聚醚速溶瓜爾膠。

通過技術(shù)對比，上述兩篇公開專利文獻與本發(fā)明申請有較大差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種適用于低溫條件下連續(xù)混配的速溶瓜爾膠的制備方法，所述方法制備的瓜爾膠具有低溫下溶脹速度快、水不溶物含量低等特點。

本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案是：

一種適用于低溫條件下連續(xù)混配的速溶瓜爾膠的制備方法，在捏合機中利用瓜爾膠片進行化學(xué)改性和中和反應(yīng)而制得羥丙基瓜爾膠片，并加入納米材料和表面處理劑進行表面改性而獲得表面改性物料，然后將表面改性物料應(yīng)用四輥機碾壓技術(shù)、二次拉伸及增粘技術(shù)、擾流干燥技術(shù)、氣流渦旋微粉粉碎及分選技術(shù)獲得低溫條件下連續(xù)混配的速溶瓜爾膠。

而且，所述在捏合機中利用瓜爾膠片進行化學(xué)改性和中和反應(yīng)制得羥丙基瓜爾膠片的方法是：