一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法技术

本发明专利技术提供一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法，该方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和50-300重量份重量份弱极性或非极性溶剂，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加10-50重量份的质量浓度为20-80%的碱性催化剂水溶液，浸泡碱化20-100min；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入5-20重量份非离子醚化剂和1-5重量份增速剂，然后通氮气加压至0.1-0.4MPa和在25-80℃下反应4-6h；c.反应结束后，用酸中和至pH=6-8，经抽滤、干燥、粉碎，得产品。

【技术实现步骤摘要】

 本专利技术涉及一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法。
技术介绍
水力压裂是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，在井底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续注入带有支撑剂的压裂液，裂缝继续延伸，支撑剂在裂缝中充填。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够长、有一定导流能力的填砂裂缝。油气井的水力压裂增产技术是改造油气层的有效方法，是油气井、水井增产、增注的有效措施。此技术已经积累了50多年的经验，被广泛应用于油田勘探开发中。目前主要的水基压裂液体系是以瓜胶或其衍生物为增稠剂，有机硼为交联剂，并添加其他添加剂形成的压裂液体系。瓜胶是一种天然半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子。在结构上，以β-1,4键相互连接的D-甘露糖单元为主链，不均匀地在主链的一些D-甘露糖单元的C6位上再连接了单个D-半乳糖(β-1,6键)为支链，其半乳糖与甘露糖之比约为1∶1.8。传统的瓜胶类水基压裂液基液制备方法是：在液体储罐或配液池中加入清水，用配液车或配液泵吸入瓜胶或瓜胶衍生物，循环溶解15-30min，测定溶液粘度达到要求后溶解压裂液添加剂（包括粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂等），最后加入pH调节剂，放置4h后即可使用。在压裂施工时将压裂液基液泵送至混砂车，在混砂车上添加交联剂、破胶剂和支撑剂，再通过压裂泵车将压裂液冻胶和支撑剂泵送至井底裂缝中。传统的瓜胶类压裂液配制方法具有配制过程时间长、配制液体易变质等缺点，这主要是由瓜胶或瓜胶衍生物溶解速率低造成的。若能提高瓜胶或瓜胶衍生物的溶解速率，就可不必在压裂施工前配制所有的压裂液基液，而是在压裂施工同时配制压裂液即可，实现压裂液在线配制，达到节约压裂液成本、提高压裂施工效率的目的。压裂液在线配制或连续混配是在压裂施工的同时配制压裂液的技术，主要由压裂液技术和施工工艺技术组成。压裂液在线配制技术的实质是在较短的配液时间内达到增稠剂的快速溶解，因此要求是增稠剂溶解迅速，由此提出速溶型羟丙基瓜胶的概念。国内外对速溶型瓜胶产品有一定研究。us 4828034、us 5046856、us 6387853、us 7497263等提出了速溶型瓜胶产品的制备及应用方法，一般速溶型瓜胶产品3min溶解时间时的表观粘度达到最终粘度的80%以上。若能进一步提高速溶型瓜胶产品的溶解速率，就可以在更短的时间内实现压裂液的配制，从而可以提高压裂施工规模和排量，简化地面设备配置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能进一步提高速溶型瓜胶产品的溶解性能，实现1min溶解百分数达到80%以上的溶解速率的速溶型羟丙基瓜胶的制备方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：该速溶型羟丙基瓜胶的制备方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和50-300重量份重量份弱极性或非极性溶剂，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加10-50重量份的质量浓度为20-80%的碱性催化剂水溶液，浸泡碱化；然后通氮气加压至0.1-0.4MPa，再降至常压，重复3次；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入5-20重量份非离子醚化剂和1-5重量份增速剂，然后通氮气加压至0.1-0.4MPa和在25-80℃下反应4-6h；c.反应结束后，用酸中和至pH=6-8，经抽滤、干燥、粉碎，得产品。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：上述a步骤所述的浸泡碱化时间为20-100min； a步骤所述的弱极性或非极性溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、石油醚、丙酮、四氢呋喃或二甲亚砜；a步骤所述的碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或胆碱，其中优选氢氧化钠；b步骤所述的非离子醚化剂选自环氧丙烷； b步骤所述的增速剂是氯化钾、氯化钠、氯化铵、甲酸钠、乙酸钠、甲酸钾或乙酸钾，其中优选甲酸钾；c步骤所述的酸是盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸或乙酸，其中优选乙酸。增速剂的主要作用是降低瓜胶分子间氢键作用力，提高产物溶解速率。速溶型羟丙基瓜胶性能检测方法：取20℃清水350mL加入混调器量杯，在其中加入4-5滴Span80，调整混调器电压至30V，加入2.1g瓜胶类聚合物，开始计时；溶解45s后停止搅拌，在15s内将液体倒入六速粘度计量杯并装入六速粘度计进行测量，300rpm（511s-1）时记录液体表观粘度η1，此时的粘度值为速溶瓜胶溶解1min时的表观粘度；保持六速粘度计300rpm，连续搅拌20min，20min时液体表观粘度基本稳定，记录此时液体表观粘度η20。速溶型羟丙基瓜胶1min溶解百分数见下式所述：本专利技术方法制备的速溶型羟丙基瓜胶1min溶解百分数可达80%-90%，粘度可达105-110mPa?s，水不溶物达到3.5%-5.0%。本专利技术改进了速溶型羟丙基瓜胶的化学制备方法，制备的速溶型羟丙基瓜胶进一步提高了速溶型瓜胶产品的溶解速率，从而在更短的时间内实现压裂液的配制，提高了压裂施工规模和排量，简化了地面设备配置，进一步提高了其溶解性能，实现了1min溶解百分数达到80%以上的溶解速率。具体实施方式：实施例1：该方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和50重量份工业甲醇，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加10重量份的质量浓度为50%的氢氧化钠水溶液，浸泡碱化20min；然后通氮气加压至0.3MPa，再降至常压，重复3次；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入5重量份环氧丙烷和1重量份氯化钾，然后通氮气加压至0.1MPa和在80℃下反应6h；c.反应结束后，用盐酸中和至pH=6，经真空过滤、甲醇洗涤、干燥、粉碎，得产品。实施例2：该方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和300重量份工业甲醇，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加50重量份的质量浓度为20%的氢氧化钠水溶液，浸泡碱化100min；然后通氮气加压至0.5MPa，再降至常压，重复3次；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入20重量份环氧丙烷和5重量份氯化钾，然后通氮气加压至0.4MPa和在25℃下反应4h；c.反应结束后，用盐酸中和至pH=7，经真空过滤、甲醇洗涤、干燥、粉碎，得产品。实施例3：该方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和150重量份工业甲醇，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加30重量份的质量浓度为50%的氢氧化钠水溶液，浸泡碱化60min；然后通氮气加压至0.4MPa，再降至常压，重复3次；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入10重量份环氧丙烷和2重量份氯化钾，然后通氮气加压至0.2MPa和在50℃下反应5h；c.反应结束后，用盐酸中和至pH=6.5，经真空过滤、弱极性或非极性溶剂洗涤、干燥、粉碎，得产品。实施例4：不同的是用乙醇代替甲醇，其余分别同实施例1-3。实施例5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和50?300重量份弱极性或非极性溶剂，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加10?50重量份的质量浓度为20?80%的碱性催化剂水溶液，浸泡碱化；b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入5?20重量份非离子醚化剂和1?5重量份增速剂，然后通氮气加压至0.1?0.4MPa和在25?80℃下反应4?6h；c.反应结束后，用酸中和至pH=6?8，经抽滤、干燥、粉碎，得产品。

【技术特征摘要】
1.一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
a.室温下在高压反应釜中加入100重量份瓜胶原粉和50-300重量份弱极性或非极性溶剂，搅拌均匀，而后再于搅拌下滴加10-50重量份的质量浓度为20-80%的碱性催化剂水溶液，浸泡碱化；
b.将经碱化后的瓜胶分散体于搅拌下加入5-20重量份非离子醚化剂和1-5重量份增速剂，然后通氮气加压至0.1-0.4MPa和在25-80℃下反应4-6h；
c.反应结束后，用酸中和至pH=6-8，经抽滤、干燥、粉碎，得产品。
2.根据权利要求1所述的一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法，其特征在于a步骤所述的浸泡碱化时间为20-100min。
3.根据权利要求1所述的一种速溶型羟丙基瓜胶的制备方法，其特征在于a步骤所述的弱极性或非极性溶剂是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、石油醚、丙酮、四氢呋喃或二甲亚砜。
4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，姜阿娜，仲岩磊，宋李煜，左家强，李爱山，杨彪，吕永利，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院，
类型：发明
国别省市：