一種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，包括如下步驟：將40～65份的固態(tài)羥丙基胍膠溶解于其10～20倍的無水乙醇中，攪拌，再加入15～25份的2?吡咯烷酮以及5～9份的氫氧化鈉，攪拌溶解0.5～1h；加入15～30份的2?氯乙基磺酸鈉，45～65℃條件下攪拌反應(yīng)10～15小時(shí)；冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇洗三次，干燥，研磨得粉末。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：簡便可行，設(shè)備利用率高，可以減少產(chǎn)品水解反應(yīng)的發(fā)生，反應(yīng)溫度不超過65℃，條件溫和可控，所用原料來源廣泛，成本低。
【專利說明】
一種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于稠化劑制備工藝領(lǐng)域，尤其是涉及一種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)異常高溫深層勘探領(lǐng)域極為廣闊，其中包含川西地區(qū)、松遼盆地、華北地區(qū) 等，其埋藏深、地溫梯度大，深井、高溫井也日漸增多，隨著深層油氣藏勘探技術(shù)的發(fā)展，對(duì) 現(xiàn)有壓裂液體系提出更高要求，要求壓裂液在180°C甚至200°C的儲(chǔ)層溫度下可以保持良好 的耐溫耐剪切性能和攜砂性能。
[0003] 羥丙基胍膠壓裂液體系因?yàn)槠涑杀镜土?、穩(wěn)定性好、可操作性強(qiáng)，在國內(nèi)外壓裂施 工中被廣泛使用，約占世界上壓裂液用量的70%。但因其植物膠分子本身高溫易降解的性 質(zhì)一般最高耐溫為170°C，不能滿足高溫深井的需求，一般需要對(duì)其進(jìn)行改性。常用的羥丙 基胍膠改性方法一般以水做介質(zhì)，導(dǎo)致胍膠濃度低，設(shè)備利用率低，且堿性條件下易發(fā)生胍 膠分子鏈的水解，分子量降低，影響其成膠性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種改性羥丙基胍膠稠化劑，該稠化劑能夠耐溫達(dá)到200°C 且具有良好的耐剪切性能和攜砂性能。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述稠化劑的制備方法，在有機(jī)溶劑中通過非均 相改性方法，在羥丙基胍膠分子支鏈上接入一定比例的剛性環(huán)單體和磺酸基團(tuán)，利用剛性 單體對(duì)分子鏈的支撐作用改善高溫對(duì)分子鏈蜷曲度的影響，利用磺酸基團(tuán)來提高聚合物的 結(jié)晶性，進(jìn)而提高改性羥丙基胍膠稠化劑的耐溫性。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，由如下質(zhì)量份數(shù)的固態(tài)物質(zhì)制備而成： 羥丙基胍膠40~65份，2-吡咯烷酮15~25份，氫氧化鈉5~9份，2-氯乙基磺酸鈉15~30份， 其中2-氯乙基磺酸鈉為2-氯乙基磺酸鈉一水合物；
[0008] 包括如下步驟：
[0009] 步驟（1):將40~65份的羥丙基胍膠溶解于其10~20倍的無水乙醇中，攪拌，再加 入15~25份的2-吡咯烷酮以及5~9份的氫氧化鈉，攪拌溶解0.5~1 h;
[0010] 步驟(2):加入15~30份的2-氯乙基磺酸鈉，攪拌，使充分反應(yīng)；
[0011] 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇清洗，干燥，使本步驟與步驟(1)中的 無水乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末。
[0012] 進(jìn)一步，所述步驟(2)中，反應(yīng)溫度為45~65°C。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟(2)中，攪拌時(shí)間為10~15h。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，濾餅用無水乙醇清洗三次。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟⑶中，干燥溫度為80~90°C，干燥時(shí)間為1.5~3.5h。
[0016] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的改性羥丙基胍膠稠化劑及制備方法具有以下優(yōu) 勢(shì)：1、簡便可行，設(shè)備利用率高，可以減少產(chǎn)品水解反應(yīng)的發(fā)生，反應(yīng)溫度不超過65°C，條件 溫和可控，所用原料來源廣泛，成本低；
[0017] 2、本發(fā)明的改性羥丙基胍膠稠化劑通過改性引入一定比例的剛性環(huán)和磺酸基團(tuán)， 能夠耐溫達(dá)到200 °C且具有良好的耐剪切性能和攜砂性能。0.6 %配液，在水中14min完全溶 脹，基液粘度最小達(dá)81mPa · s;用高溫交聯(lián)劑交聯(lián)得到的凍膠挑掛性好;在溫度200°C，剪切 速率170JT1的條件下剪切90min，最終粘度維持在50mPa · s以上。
【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0019] 圖1為實(shí)施例1的流變曲線圖；
[0020] 圖2為實(shí)施例2的流變曲線圖；
[0021]圖3為實(shí)施例3的流變曲線圖；
[0022]圖4為實(shí)施例4的流變曲線圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023] 除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了 便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進(jìn)行了下述定義。
[0024] 在說明書和權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)型"一個(gè)"和"這個(gè)"包括復(fù)數(shù)參考，除非上 下文另有清楚的表述。例如，術(shù)語"(一個(gè))細(xì)胞"包括復(fù)數(shù)的細(xì)胞，包括其混合物。
[0025] 所有的數(shù)字標(biāo)識(shí)，例如pH、溫度、時(shí)間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然 不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識(shí)之前都加上術(shù)語"約"。同時(shí)也要了解，雖然不總是明確 的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價(jià)物是本領(lǐng)域已知的。
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。
[0027] 實(shí)施例1:
[0028] -種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0029]步驟（1):將15g羥丙基胍膠溶解于10倍的無水乙醇中，攪拌，再加入7g 2-吡咯烷 酮和1.8g氫氧化鈉，攪拌溶解0.5h，
[0030]步驟(2):加入8g 2-氯乙基磺酸鈉，45°C條件下攪拌反應(yīng)10h，使充分反應(yīng)；
[0031] 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇洗三次，干燥溫度為80°C，干燥時(shí)間 為3.5h，使本步驟與步驟(1)中的無水乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末，即得所述淡黃色稠化劑。 [0032] 實(shí)施例2:
[0033] -種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0034]步驟（1):將18g羥丙基胍膠溶解于15倍的無水乙醇中，攪拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2.4g氫氧化鈉，攪拌溶解lh，
[0035]步驟(2):加入7g 2-氯乙基磺酸鈉，60°C條件下攪拌反應(yīng)12h，使充分反應(yīng)；
[0036] 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇洗三次，干燥溫度為85°C，干燥時(shí)間 為2.5h，使本步驟與步驟(1)中的無水乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末，即得所述淡黃色稠化劑。
[0037] 實(shí)施例3:
[0038] -種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0039]步驟（1):將19g羥丙基胍膠溶解于20倍的無水乙醇中，攪拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2.7g氫氧化鈉，攪拌溶解0.5h，
[0040]步驟(2):加入6g 2-氯乙基磺酸鈉，50°C條件下攪拌反應(yīng)15h，使充分反應(yīng)；
[0041] 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇洗三次，干燥溫度為90°C，干燥時(shí)間 為1.5h，使本步驟與步驟(1)中的無水乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末，即得所述淡黃色稠化劑。 [0042] 實(shí)施例4:
[0043] -種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0044]步驟（1):將20g羥丙基胍膠溶解于20倍的無水乙醇中，攪拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2. lg氫氧化鈉，攪拌溶解lh，
[0045]步驟(2):加入5g 2-氯乙基磺酸鈉，65°C條件下攪拌反應(yīng)14h，使充分反應(yīng)；
[0046] 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇洗三次，干燥溫度為85°C，干燥時(shí)間 為3h，使本步驟與步驟(1)中的無水乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末，即得所述淡黃色稠化劑。 [0047]以上四個(gè)實(shí)施例中所述的羥丙基胍膠、2-吡咯烷酮、氫氧化鈉和2-氯乙基磺酸鈉 均為固態(tài)。
[0048] 性能評(píng)價(jià)：
[0049] 按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-2005對(duì)本實(shí)施例1-4中稠化劑進(jìn)行了基液粘度、懸沙率、耐溫 耐剪切性能、破膠性能測(cè)試。
[0050] 1、基液粘度
[0051 ]按照0.6%比例對(duì)實(shí)施例1-4的稠化劑水溶液進(jìn)行粘度測(cè)試。
[0052]表1粘度性能實(shí)驗(yàn)
[0054] 從表1中可以看出，實(shí)施例1-4的粘度均在90mPa · s以下，具有較低的栗送摩阻，其 中實(shí)例2基液粘度最低，為81mPa · s，即栗送摩阻最低。
[0055] 2、懸砂率
[0056] 實(shí)驗(yàn)配方為：0.6 %稠化劑+0.65 %調(diào)理劑+1 %溫度穩(wěn)定劑+1.3 %有機(jī)硼鋯交聯(lián) 劑，進(jìn)行實(shí)施例1-4懸砂率測(cè)試。
[0057] 表2懸砂率
[0059] 從表2中可以看出，實(shí)施例1-4均具有較大懸沙率，說明實(shí)施例1-4均具有較好的攜 砂能力，其中實(shí)例2的懸沙率最高，達(dá)到99 %，攜砂能力最好。
[0060] 3、耐溫耐剪切性能
[00611 實(shí)驗(yàn)配方為：0.6 %稠化劑+0.65 %調(diào)理劑+1 %溫度穩(wěn)定劑+1.3 %有機(jī)硼鋯交聯(lián) 劑，在200°C、剪切速率為170JT1的條件下，剪切90min，壓裂液的粘度仍維持在50mpa · s以 上，測(cè)試結(jié)果詳見說明書附圖中1~4所示，齒狀線為粘度曲線，"廠型曲線為溫度曲線。 [0062]由圖1~4可以看出，實(shí)施例1-4在200°C下剪切90min后，壓裂液的粘度仍維持在 50mpa · s以上，說明實(shí)施例1 -4具有較強(qiáng)的耐溫耐剪切性能，其中實(shí)施例2的粘度最高，耐溫 耐剪切性能最好。
[0063] 4、破膠性能
[0064] 實(shí)驗(yàn)配方為:0.6%稠化劑+0.65%調(diào)理劑+1%溫度穩(wěn)定劑+1.3%有機(jī)硼鋯交聯(lián)劑 +0.04 %過硫酸銨，所得凍膠在95 °C下恒溫2h，用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)定破膠液粘度。
[0065]表3破膠性能實(shí)驗(yàn)
[0067] 從表3中可以看出實(shí)施例1-4的破膠粘度均小于5.OmPa · s，均易破膠，其中實(shí)施例 2的破膠粘度最小為4.0mPa · s，破膠性能最好。
[0068] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，其特征在于：由如下質(zhì)量份數(shù)的固態(tài)物質(zhì) 制備而成:羥丙基胍膠40~65份，2-吡咯烷酮15~25份，氫氧化鈉5~9份，2-氯乙基磺酸鈉 15~30份； 包括如下步驟： 步驟（1):將40~65份的羥丙基胍膠溶解于其10~20倍的無水乙醇中，攪拌，再加入15 ~25份的2-吡咯烷酮以及5~9份的氫氧化鈉，攪拌溶解0.5~I h; 步驟(2):加入15~30份的2-氯乙基磺酸鈉，攪拌，使充分反應(yīng)； 步驟(3):冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水乙醇清洗，干燥，使本步驟與步驟(1)中的無水 乙醇全部揮發(fā)，研磨得粉末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 (2)中，反應(yīng)溫度為45~65°C。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 (2) 中，攪拌時(shí)間為10~15h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 (3) 中，濾餅用無水乙醇清洗三次。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性羥丙基胍膠稠化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 (3)中，干燥溫度為80~90 °C，干燥時(shí)間為1 · 5~3 · 5h。
【文檔編號(hào)】C08B37/00GK105884926SQ201610266423
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】靳劍霞, 譚銳, 牛增前, 黨偉, 馬洪芬, 蔡景超, 李偉, 常青, 馬如然, 王越, 李洋
【申請(qǐng)人】中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司