一种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，包括如下步骤：将40～65份的固态羟丙基胍胶溶解于其10～20倍的无水乙醇中，搅拌，再加入15～25份的2?吡咯烷酮以及5～9份的氢氧化钠，搅拌溶解0.5～1h；加入15～30份的2?氯乙基磺酸钠，45～65℃条件下搅拌反应10～15小时；冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇洗三次，干燥，研磨得粉末。本发明具有以下优势：简便可行，设备利用率高，可以减少产品水解反应的发生，反应温度不超过65℃，条件温和可控，所用原料来源广泛，成本低。
【专利说明】
一种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于稠化剂制备工艺领域，尤其是涉及一种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 国内异常高温深层勘探领域极为广阔，其中包含川西地区、松辽盆地、华北地区 等，其埋藏深、地温梯度大，深井、高温井也日渐增多，随着深层油气藏勘探技术的发展，对 现有压裂液体系提出更高要求，要求压裂液在180°C甚至200°C的储层温度下可以保持良好 的耐温耐剪切性能和携砂性能。
[0003] 羟丙基胍胶压裂液体系因为其成本低廉、稳定性好、可操作性强，在国内外压裂施 工中被广泛使用，约占世界上压裂液用量的70%。但因其植物胶分子本身高温易降解的性 质一般最高耐温为170°C，不能满足高温深井的需求，一般需要对其进行改性。常用的羟丙 基胍胶改性方法一般以水做介质，导致胍胶浓度低，设备利用率低，且碱性条件下易发生胍 胶分子链的水解，分子量降低，影响其成胶性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种改性羟丙基胍胶稠化剂，该稠化剂能够耐温达到200°C 且具有良好的耐剪切性能和携砂性能。
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种上述稠化剂的制备方法，在有机溶剂中通过非均 相改性方法，在羟丙基胍胶分子支链上接入一定比例的刚性环单体和磺酸基团，利用刚性 单体对分子链的支撑作用改善高温对分子链蜷曲度的影响，利用磺酸基团来提高聚合物的 结晶性，进而提高改性羟丙基胍胶稠化剂的耐温性。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] -种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，由如下质量份数的固态物质制备而成： 羟丙基胍胶40~65份，2-吡咯烷酮15~25份，氢氧化钠5~9份，2-氯乙基磺酸钠15~30份， 其中2-氯乙基磺酸钠为2-氯乙基磺酸钠一水合物；
[0008] 包括如下步骤：
[0009] 步骤（1):将40~65份的羟丙基胍胶溶解于其10~20倍的无水乙醇中，搅拌，再加 入15~25份的2-吡咯烷酮以及5~9份的氢氧化钠，搅拌溶解0.5~1 h;
[0010] 步骤(2):加入15~30份的2-氯乙基磺酸钠，搅拌，使充分反应；
[0011] 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇清洗，干燥，使本步骤与步骤(1)中的 无水乙醇全部挥发，研磨得粉末。
[0012] 进一步，所述步骤(2)中，反应温度为45~65°C。
[0013] 进一步，所述步骤(2)中，搅拌时间为10~15h。
[0014] 进一步，所述步骤(3)中，滤饼用无水乙醇清洗三次。
[0015] 进一步，所述步骤⑶中，干燥温度为80~90°C，干燥时间为1.5~3.5h。
[0016] 相对于现有技术，本发明所述的改性羟丙基胍胶稠化剂及制备方法具有以下优 势：1、简便可行，设备利用率高，可以减少产品水解反应的发生，反应温度不超过65°C，条件 温和可控，所用原料来源广泛，成本低；
[0017] 2、本发明的改性羟丙基胍胶稠化剂通过改性引入一定比例的刚性环和磺酸基团， 能够耐温达到200 °C且具有良好的耐剪切性能和携砂性能。0.6 %配液，在水中14min完全溶 胀，基液粘度最小达81mPa · s;用高温交联剂交联得到的冻胶挑挂性好;在温度200°C，剪切 速率170JT1的条件下剪切90min，最终粘度维持在50mPa · s以上。
【附图说明】
[0018] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1为实施例1的流变曲线图；
[0020] 图2为实施例2的流变曲线图；
[0021]图3为实施例3的流变曲线图；
[0022]图4为实施例4的流变曲线图；
【具体实施方式】
[0023] 除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了 便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
[0024] 在说明书和权利要求书中使用的，单数型"一个"和"这个"包括复数参考，除非上 下文另有清楚的表述。例如，术语"(一个)细胞"包括复数的细胞，包括其混合物。
[0025] 所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然 不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语"约"。同时也要了解，虽然不总是明确 的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
[0026] 下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
[0027] 实施例1:
[0028] -种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0029]步骤（1):将15g羟丙基胍胶溶解于10倍的无水乙醇中，搅拌，再加入7g 2-吡咯烷 酮和1.8g氢氧化钠，搅拌溶解0.5h，
[0030]步骤(2):加入8g 2-氯乙基磺酸钠，45°C条件下搅拌反应10h，使充分反应；
[0031] 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇洗三次，干燥温度为80°C，干燥时间 为3.5h，使本步骤与步骤(1)中的无水乙醇全部挥发，研磨得粉末，即得所述淡黄色稠化剂。 [0032] 实施例2:
[0033] -种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0034]步骤（1):将18g羟丙基胍胶溶解于15倍的无水乙醇中，搅拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2.4g氢氧化钠，搅拌溶解lh，
[0035]步骤(2):加入7g 2-氯乙基磺酸钠，60°C条件下搅拌反应12h，使充分反应；
[0036] 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇洗三次，干燥温度为85°C，干燥时间 为2.5h，使本步骤与步骤(1)中的无水乙醇全部挥发，研磨得粉末，即得所述淡黄色稠化剂。
[0037] 实施例3:
[0038] -种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0039]步骤（1):将19g羟丙基胍胶溶解于20倍的无水乙醇中，搅拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2.7g氢氧化钠，搅拌溶解0.5h，
[0040]步骤(2):加入6g 2-氯乙基磺酸钠，50°C条件下搅拌反应15h，使充分反应；
[0041] 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇洗三次，干燥温度为90°C，干燥时间 为1.5h，使本步骤与步骤(1)中的无水乙醇全部挥发，研磨得粉末，即得所述淡黄色稠化剂。 [0042] 实施例4:
[0043] -种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0044]步骤（1):将20g羟丙基胍胶溶解于20倍的无水乙醇中，搅拌，再加入5g 2-吡咯烷 酮和2. lg氢氧化钠，搅拌溶解lh，
[0045]步骤(2):加入5g 2-氯乙基磺酸钠，65°C条件下搅拌反应14h，使充分反应；
[0046] 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇洗三次，干燥温度为85°C，干燥时间 为3h，使本步骤与步骤(1)中的无水乙醇全部挥发，研磨得粉末，即得所述淡黄色稠化剂。 [0047]以上四个实施例中所述的羟丙基胍胶、2-吡咯烷酮、氢氧化钠和2-氯乙基磺酸钠 均为固态。
[0048] 性能评价：
[0049] 按照标准SY/T 5107-2005对本实施例1-4中稠化剂进行了基液粘度、悬沙率、耐温 耐剪切性能、破胶性能测试。
[0050] 1、基液粘度
[0051 ]按照0.6%比例对实施例1-4的稠化剂水溶液进行粘度测试。
[0052]表1粘度性能实验
[0054] 从表1中可以看出，实施例1-4的粘度均在90mPa · s以下，具有较低的栗送摩阻，其 中实例2基液粘度最低，为81mPa · s，即栗送摩阻最低。
[0055] 2、悬砂率
[0056] 实验配方为：0.6 %稠化剂+0.65 %调理剂+1 %温度稳定剂+1.3 %有机硼锆交联 剂，进行实施例1-4悬砂率测试。
[0057] 表2悬砂率
[0059] 从表2中可以看出，实施例1-4均具有较大悬沙率，说明实施例1-4均具有较好的携 砂能力，其中实例2的悬沙率最高，达到99 %，携砂能力最好。
[0060] 3、耐温耐剪切性能
[00611 实验配方为：0.6 %稠化剂+0.65 %调理剂+1 %温度稳定剂+1.3 %有机硼锆交联 剂，在200°C、剪切速率为170JT1的条件下，剪切90min，压裂液的粘度仍维持在50mpa · s以 上，测试结果详见说明书附图中1~4所示，齿状线为粘度曲线，"厂型曲线为温度曲线。 [0062]由图1~4可以看出，实施例1-4在200°C下剪切90min后，压裂液的粘度仍维持在 50mpa · s以上，说明实施例1 -4具有较强的耐温耐剪切性能，其中实施例2的粘度最高，耐温 耐剪切性能最好。
[0063] 4、破胶性能
[0064] 实验配方为:0.6%稠化剂+0.65%调理剂+1%温度稳定剂+1.3%有机硼锆交联剂 +0.04 %过硫酸铵，所得冻胶在95 °C下恒温2h，用毛细管粘度计测定破胶液粘度。
[0065]表3破胶性能实验
[0067] 从表3中可以看出实施例1-4的破胶粘度均小于5.OmPa · s，均易破胶，其中实施例 2的破胶粘度最小为4.0mPa · s，破胶性能最好。
[0068] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，其特征在于：由如下质量份数的固态物质 制备而成:羟丙基胍胶40~65份，2-吡咯烷酮15~25份，氢氧化钠5~9份，2-氯乙基磺酸钠 15~30份； 包括如下步骤： 步骤（1):将40~65份的羟丙基胍胶溶解于其10~20倍的无水乙醇中，搅拌，再加入15 ~25份的2-吡咯烷酮以及5~9份的氢氧化钠，搅拌溶解0.5~I h; 步骤(2):加入15~30份的2-氯乙基磺酸钠，搅拌，使充分反应； 步骤(3):冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇清洗，干燥，使本步骤与步骤(1)中的无水 乙醇全部挥发，研磨得粉末。2. 根据权利要求1所述的改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤 (2)中，反应温度为45~65°C。3. 根据权利要求1所述的改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤 (2) 中，搅拌时间为10~15h。4. 根据权利要求1所述的改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤 (3) 中，滤饼用无水乙醇清洗三次。5. 根据权利要求1所述的改性羟丙基胍胶稠化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤 (3)中，干燥温度为80~90 °C，干燥时间为1 · 5~3 · 5h。
【文档编号】C08B37/00GK105884926SQ201610266423
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】靳剑霞, 谭锐, 牛增前, 党伟, 马洪芬, 蔡景超, 李伟, 常青, 马如然, 王越, 李洋
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司