[發(fā)明專利]一種非長直鏈烷基疏水改性羥乙基瓜爾膠增稠劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN109517082B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 苗霞;劉仍光;汪曉靜;張晉凱;劉偉;初永濤
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00;C09K8/68;C09K8/90
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發(fā)明涉及油田壓裂中使用的瓜爾膠衍生物技術領域的一種非長直鏈烷基疏水改性羥乙基瓜爾膠增稠劑及其制備方法。所述非長直鏈烷基疏水改性羥乙基瓜爾膠增稠劑，由包含以下組分的原料制備而得：a)羥乙基瓜爾膠；b)帶有非長直鏈烷基疏水基團的縮水甘油醚；其中，所述帶有非長直鏈烷基疏水基團的縮水甘油醚與所述羥乙基瓜爾膠的摩爾比為5:95～95:5，優(yōu)選10:90～40:60；所述帶有非長直鏈烷基疏水基團的縮水甘油醚選自帶有苯環(huán)的縮水甘油醚；本發(fā)明采取二甲基亞砜與水的混合溶液做溶劑，反應為均相反應，反應效率更高。本發(fā)明采用的非長直鏈疏水基團疏水性能適中，接枝在羥乙基瓜爾膠上后產(chǎn)品的增粘能力大幅度提升，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及油田壓裂中使用的瓜爾膠衍生物技術領域，更進一步說，涉及一種非長直鏈烷基疏水改性羥乙基瓜爾膠增稠劑及其制備方法。

背景技術

瓜爾膠及其衍生物是應用最廣泛的水基壓裂液稠化劑。瓜爾膠作為壓裂液能有效降低對地層的污染，抗高溫性好，穩(wěn)定性強，但是原粉瓜爾膠往往具有下述缺點：不能快速溶脹和水合，溶解速度慢；水不溶物含量高；黏度不易控制；耐剪切性差；易被微生物分解而不能長期保存，這些缺點使瓜爾膠的應用受到很大限制，因此往往需要通過化學改性得到性能改良的瓜爾膠衍生物，常用的有羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠等。

針對天然聚合物的疏水締合改性，源自1980年Landoll報道的疏水改性纖維素(HMHEC)，其增稠效果與相對分子量大得多的纖維素醚相當，之后疏水纖維素產(chǎn)品被大量研究并廣泛應用。但針對瓜爾膠的疏水改性，目前國內(nèi)外報道較少，且主要集中在針對瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠的改性上。

疏水改性是在高分子親水性分子鏈上接上少量疏水基團，疏水基團由于憎水作用而聚集，使得大分子鏈產(chǎn)生分子內(nèi)和分子間締合作用，增大了流體力學體積，導致高分子溶液粘度明顯增大，上世紀80年代，伴隨著丙烯酰胺類疏水締合聚合物的迅速發(fā)展，疏水締合聚合物開始被廣泛用于石油工業(yè)，特別是三次采油以及油氣開采中的調(diào)剖、鉆井、壓裂等。對瓜爾膠進行疏水改性得到的衍生物具有更為高效的增稠性，目前，瓜爾膠疏水改性使用的疏水基團通常是長直鏈烷基，但長直鏈烷基由于疏水性強，往往存在接枝率難以控制的問題，接枝過少起不到疏水作用，接枝過多導致產(chǎn)品不溶。

瓜爾膠的疏水改性主要通過三類試劑：溴代長鏈烷、長鏈烯基琥珀酸酐或者長鏈烷基/烯基酰胺、長直鏈烷基縮水甘油醚與瓜爾膠或羥丙基瓜爾膠反應，將長直鏈烷基接枝在瓜爾膠的羥基上。目前國內(nèi)大多采用溴代烷烴進行疏水改性，如李雪萍等(李雪萍,方翠,牛春梅,等.瓜膠的疏水化改性研究[J].煤炭與化工,2008(10):24-26.)報道過用溴代十六烷作為疏水改性單體對天然瓜膠進行疏水化改性，制得的疏水瓜膠綜合性能較佳，與瓜膠水溶液相比改性瓜膠溶液的穩(wěn)定性大大提高，但溴代烷烴反應效率低、有腐蝕性且價格昂貴，長鏈烯基琥珀酸酐或者長鏈烷基/烯基酰胺引入基團復雜；而烷基縮水甘油醚產(chǎn)物易處理且能夠阻止進一步反應，因此國外多采用烷基縮水甘油醚，如RLapasin et al.(LapasinR,LdeL,Pricl S,et al.Flow properties of hydroxypropyl guar gum andits long-chain hydrophobic derivatives.[J].Carbohydrate Polymers,1995,28(3):195-202.)研究了接枝縮水甘油基二十二烷基醚的羥丙基瓜爾膠衍生物的流變特性，其中采用的縮水甘油基二十二烷位直鏈烷烴，存在疏水性較強，接枝率難以控制，易導致產(chǎn)物不溶。目前文獻中的瓜爾膠的疏水改性一般是都在一種低分子量醇與水的混合溶劑中進行懸浮反應，如：異丙醇、甲醇、乙醇、乙二醇等與水的混合物，由于反應物只能在兩相界面發(fā)生反應，因此反應效率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的長直鏈疏水烷烴改性瓜爾膠時存在的疏水基團接枝率難以平衡的問題，本發(fā)明提出一種使用非長直鏈疏水基團進行疏水改性的羥乙基瓜爾膠增稠劑，產(chǎn)品增稠性能顯著提高。具體地說涉及一種非長直鏈烷基疏水改性羥乙基瓜爾膠增稠劑及其制備方法。