[發明專利]一種瓜爾膠衍生物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110562094.1
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113087817B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 李博;彭樹華;鄧明宇;陳家寶;陸偉;孫雪蓮;謝文龍;王軍民
• 申請（專利權）人: 昆山京昆油田化學科技有限公司
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00;C09K8/68;C09K8/88;C09K8/90
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種瓜爾膠衍生物及其制備方法和應用，屬于石油壓裂技術領域。本發明提供了一種瓜爾膠衍生物，既含有羥烷基，又含有雙羧基結構基團，羥烷基和雙羧基結構基團均可出現甘露糖中的2、3、6號位和半乳糖的2、3、4、6號位置，引入雙羧基基團，使得可交聯的位點密度更大，交聯強度也更高，羥烷基和雙羧基結構基團共同作用，使得瓜爾膠衍生物不僅具有增粘快、耐剪切的優秀性能，而且能在低濃度條件下與鋯、鋁交聯劑產生較高密度的交聯網絡，使得凍膠更穩定，交聯強度更高。

技術領域

本發明涉及石油壓裂技術領域，尤其涉及一種瓜爾膠衍生物及其制備方法和應用。

背景技術

水基壓裂液因其成本低、性能好和易于處理，已被廣泛應用于油氣工業開采。水基壓裂液研究的主要工作是研發和優選增稠劑和交聯劑，其中稠化劑的研究是核心項目。稠化劑是水基壓裂液中的主功能劑，稠化劑的性能好壞直接影響著水基壓裂液的性能，目前應用最廣泛的水基壓裂液增稠劑依然是瓜爾膠及其衍生物,瓜爾膠的結構式如下式所示：

現有的使用瓜爾膠及其衍生物的水基壓裂液增稠劑存在交聯強度低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種瓜爾膠衍生物及其制備方法和應用。本發明制得的瓜爾膠衍生物交聯強度高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種瓜爾膠衍生物，具有式I所示的結構：

其中，R為H、R₁為H或C1～C5的烷基；R₂，R₃獨立地為C1～C5的烷基，R中的*為連接位點；

所述瓜爾膠衍生物的重均分子量為1萬～500萬。

優選地，所述瓜爾膠衍生物中羥烷基的取代度為0.1～0.3，雙羧基烷基的取代度為0.01～0.5。

本發明還提供了上述技術方案所述的瓜爾膠衍生物的制備方法，包括以下步驟：

將瓜爾膠、硼砂和溶劑混合后，在保護氣氛下與堿性試劑混合進行堿化，得到瓜爾膠懸浮液；

將所述瓜爾膠懸浮液與第一醚化劑、第二醚化劑進行兩步醚化反應，得到所述瓜爾膠衍生物，所述第一醚化劑為C1～C5的環氧烷烴，所述第二醚化劑為鹵代二羧酸鈉鹽或者鹵代二羧酸酯；對所述第一醚化劑和第二醚化劑發生醚化反應的順序不做限定。

優選地，所述溶劑為水、醇或醇水體系。

優選地，所述堿性試劑為有機堿或無機堿，所述堿性試劑的投料質量是瓜爾膠質量的0.1～5倍。

優選地，所述有機堿為三乙醇胺，所述無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鉀。

優選地，所述堿化的時間為0.1～2h。

優選地，所述第一醚化劑進行醚化反應的溫度為30～80℃，時間為0.1～5h。

優選地，所述第二醚化劑進行醚化反應的溫度為10～50℃，時間為0.1～3h。

本發明還提供了上述技術方案所述的瓜爾膠衍生物或上述技術方案所述的制備方法制得的瓜爾膠衍生物作為壓裂用交聯增稠劑在石油壓裂領域中的應用。

本發明提供了一種瓜爾膠衍生物，既含有羥烷基，又含有雙羧基結構基團，羥烷基和雙羧基結構基團均可出現甘露糖中的2、3、6號位和半乳糖的2、3、4、6號位置，引入雙羧基基團，使得可交聯的位點密度更大，交聯強度也更高，羥烷基和雙羧基結構基團共同作用，使得瓜爾膠衍生物不僅具有增粘快、耐剪切的優秀性能，而且能在低濃度條件下與鋯、鋁交聯劑產生較高密度的交聯網絡，使得凍膠更穩定，交聯強度更高。