专利名称：水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维素增稠剂的制备方法，特别是涉及水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂是一种在石油、天然气探钻、开采过程中，用作一切油、气井水基压裂、泡沫压裂、钻井、完井、固井等施工中的工作液，起到增稠、胶凝、降阻等作用。
背景技术：
用于油、气井水基压裂、泡沫压裂、酸化压裂、钻井、完井、固井等施工中的增稠剂有聚合物化学胶和改性植物胶，在该技术领域中，目前普遍而大量的增稠剂是改性植物胶。据已有技术《羟烷基羧甲基与羟烷基田箐粉》(华东石油学院报1978No3.P1)所述，羟烷基羧甲基田箐增稠剂只能用于井温低于90℃的施工环境，井温超过90℃后，其粘度降低，增稠效果明显下降，且滤失量大，水不溶物多，残渣量高，对油气层伤害严重，抗剪切能力急剧下降，不能满足现场施工要求，该产品由植物田箐粉、氯乙醇或环氧乙烷，氯乙酸反应制备。另据《羟乙基羧甲基魔芋增稠剂》专利(专利号CN87103003)报道，羟乙基羧甲基魔芋增稠剂在温度低于120℃增稠剂浓度高于0.72％时具有较理想的增稠效果，但温度升高，浓度降低时，其效果不甚理想。已有技术《油气勘探开发科技资料一对外压裂酸化技术现状》(石油工业部科学技术情报研究所1978No4.P11)所述的羟烷基胍胶的性能虽有所改善，但国内没有胍胶这种植物，成本较高。自近二十五年(美国化学文摘)未见有水溶性羟丙基羧甲基魔芋增稠剂的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在钻探开采石油、天然气中对一切油气井进行水基压裂、泡沫压裂、酸化压裂、钻井、完井、固井等施工中能在120℃以下，增稠剂浓度在0.5％时具有增稠效果好、粘度高、水不溶物少、耐温性能好、抗剪切性能优良并且原料在国内易得、成本低的水溶性羟乙基羧甲基魔芋增稠剂的制备方法。
本发明的水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法是由精制棉粉末在碱类作用下，以醇类水溶液为溶剂与氯乙醇(或环氧乙烷)、氯乙酸在25-75±2℃经羟乙基化、羧甲基化反应实现的。本发明原料配比(重量比)为精制棉粉(10)；氯乙醇(或环氧乙烷)(5-55)；氯乙酸(1.0-5.5)；醇类(50-250)∶水(50-150)∶碱类(5-55)，反应温度25-75±2℃，反应时间3-11小时。碱类为氢氧化钠或氢氧化钾、醇类为乙醇或异丙醇水溶液、生成物为羟乙基羧甲基纤维素增稠剂。其主要反应历程可描述为 本发明的具体实施步骤为将一定浓度的碱类的醇水溶液置于三颈瓶中调至设定的反应温度，在搅拌下向三颈瓶中加入设计用量的精制棉粉末，碱化一定时间后加入氯乙醇与氯乙酸的混合液，(由适量水配成，在10-15分钟内滴完)，反应到设定时间后，最后用丙酮沉淀、醇溶剂洗涤，干燥后即得水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂产品。本发明实施例效果评价用DJN1型旋转粘度仪和JRL-1大型滚子炉测定。
具体实施例方式实施例1精制棉粉∶氯乙醇(或环氧乙烷)∶氯乙酸∶醇类∶水∶碱类为10∶15∶1.0∶50∶85∶1(按重量比)，反应温度为30±2℃，反应时间为3.5小时。0.5％反应物水溶液25℃的表观粘度＞32mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞19mpa.s；0.5％反应物的NaCl饱和水溶液25℃的表观粘度＞38mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞23mpa.s；0.5％反应物的CaCl2饱和水溶液25℃的表观粘度＞45mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞25mpa.s。
实施例2精制棉粉∶氯乙醇(或环氧乙烷)∶氯乙酸∶醇类∶水∶碱类为10∶21∶1.0∶60∶65∶21(按重量比)，反应温度为55±2℃，反应时间为12小时。0.5％反应物水溶液25℃的表观粘度＞34mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞20mpa.s；0.5％反应物的NaCl饱和水溶液25℃的表观粘度＞38mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞24mpa.s；0.5％反应物的CaCl2饱和水溶液25℃的表观粘度＞46mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞27mpa.s。
实施例3精制棉粉∶氯乙醇(或环氧乙烷)∶氯乙酸∶醇类∶水∶碱类为10∶25∶3.0∶100∶100∶25(按重量比)，反应温度为35±2℃，反应时间为5小时。0.5％反应物水溶液25℃的表观粘度＞26mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞21mpa.s；0.5％反应物的NaCl饱和水溶液25℃的表观粘度＞39mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞24mpa.s；0.5％反应物的CaCl2饱和水溶液25℃的表观粘度＞47mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞27mpa.s。
实施例4精制棉粉∶氯乙醇(或环氧乙烷)∶氯乙酸∶醇类∶水∶碱类为10∶40∶2.0∶100∶100∶20(按重量比)，反应温度为55±2℃，反应时间为6.5小时。0.5％反应物水溶液25℃的表观粘度＞36mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞23mpa.s；0.5％反应物的NaCl饱和水溶液25℃的表观粘度＞39mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞25mpa.s；0.5％反应物的CaCl2饱和水溶液25℃的表观粘度＞49mpa.s，120℃滚动16小时，冷却到25℃后的表观粘度＞29mpa.
权利要求
1.水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，其特征在于它包括A.原料配比(重量比)为精制棉粉10∶氯乙醇(或环氧丙烷)5-55∶氯乙酸∶1.0-5.5∶醇类50-250∶水50-150∶碱类15-55；醇类为乙醇或异丙醇水溶液，碱类为氢氧化钠或氢氧化钾，B.反应温度25-75±2C；反应时间3-11小时；C.工艺步骤在一定浓度的碱类的醇水溶液中，在搅拌下再加入计量的精棉粉末，碱化后再加入氯乙醇与氯乙酸的混合液，反应到设定时间，最后用丙酮沉淀，醇溶剂洗涤，干燥制得水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂产品。
2.根据权利要求1所述的水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，其特征在于所述的原料配比(重量比)为精制棉粉∶氯乙醇∶(或环氧乙烷)∶氯乙酸∶醇类∶水∶碱类为10∶43∶2.0∶100∶100∶20。
3.根据权利要求1或2所述的水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，其特征在于所述的反应温度为50±2℃，反应时间为6小时。
全文摘要
本发明公开了水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，该方法用精制棉粉末在碱类作用下，以醇类水溶液为溶剂与氯乙醇(或环氧乙烷)、氯乙酸在25－75±2℃的条件下，经羟乙基化、羧甲基化反应制成水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂。该增稠剂用作石油、天油气钻探、开采过程中一切油、气井水基压裂、泡沫压裂、酸化压裂、钻井、完井、固井等施工中的工作液，具有增稠效果好，粘度高、耐高温性能好并且原料在国内易得、成本低等特点。
文档编号C08L1/00GK1459464SQ0211377
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月23日 优先权日2002年5月23日
发明者郑化, 谭占鳌, 韩一波 申请人:武汉理工大学, 四川牛气化工科技有限公司