本发明专利技术涉及一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶，其结构式如下：其制备方法为：氨基乙磺酸与三聚氯氰进行SN2亲核取代反应得到具有表面活性的氯代醚化剂，再将氯代醚化剂溶解在醇水溶剂中制得氯代醚化剂溶液，胍胶在醇水溶剂中进行碱化反应、再加入氯代醚化剂溶液发生醚化反应，将产物经过过滤、洗涤、中和、烘干、粉碎、过筛，得到表面活性剂改性胍胶。本发明专利技术原理可靠，操作简便，通过在胍胶分子中引入磺酸基团和六元环的表面活性剂结构，提高胍胶的溶解与耐盐耐温性能，具有广阔的市场应用前景。有广阔的市场应用前景。有广阔的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶及其制备方法，属于油田增产措施领域。
技术介绍
[0002]在我国西部地区和海上，因淡水资源短缺，要实现大规模压裂作业需要就地取材采用高矿化度的返排地层水、海水配液，随着勘探开发储层温度的不断升高，对压裂液的耐温性能提出更高的要求，因此改进胍胶压裂液的耐温、耐盐性能，使其满足盐水配液和高温储层的开发要求，具有重要的实际意义。
[0003]使用胍胶作为稠化剂，在高矿化度下，因含有不同种类阳离子，阳离子中和高分子链上的负电荷，使高分子链之间的排斥力降低，在水溶液中不能充分舒展，从而降低分子链缠绕概率，使高分子溶液黏度大幅度降低，影响胍胶的水化和增黏。在高温下，主链中糖苷键的断裂导致分子量的降低和聚合物结构的破坏，失去热稳定性和热可逆性。因此通过胍胶化学改性接枝耐盐、耐温基团，提升胍胶分子的结构强度和耐温性能尤为重要。目前很多学者对耐盐、耐温的胍胶开展研究，如郭建春等在碱催化及氮气保护下将刚性吡咯烷酮基和酯基接枝到羟丙基胍胶分子链上，合成了超高温改性胍胶(郭建春等.超高温改性瓜胶压裂液性能研究与应用，油田化学，2011，28(02)：201
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205)，韦萍等利用油酸酰胺丙基二甲基叔胺疏水对羟丙基胍胶进行改性，合成一种新型疏水性能良好的耐高温羟丙基胍胶(韦萍等.油酸酰胺丙基二甲基叔胺改性羟丙基胍胶耐高温压裂液的交联流变性能，油田化学，2020，37(04)：642
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648)，鲍文辉等在胍胶分子链上接枝磺酸基团，研制出的耐温胍胶压裂液可用海水配液(鲍文辉等.高温海水基压裂液研究及应用，断块油气田，2017，24(3)：434
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436)。虽然在一定程度上胍胶的耐温或耐盐性能得到提高，但是这些胍胶存在还不能在高矿化度盐水中5min内快速溶胀的能力，需要借助额外的混配设备，两性胍胶耐盐性有很大的提高，但是接入两性离子，使得制备过程复杂且成本较高，且对胍胶的耐温、耐盐性能提升并不明显。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶，该胍胶性能优异，克服了现有胍胶溶胀溶解速度慢、不耐高温、不耐盐的问题，能够满足油田现场大规模压裂施工中耐盐、耐高温和连续混配的需要。
[0005]本专利技术的另一目的还在于提供所述改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，通过在胍胶分子中引入磺酸基团和六元环的表面活性剂结构，提高胍胶的溶解与耐盐耐温性能，具有广阔的市场应用前景。
[0006]为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶，其结构式如下：
[0008][0009]所述改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶的制备方法，过程如下：
[0010]氨基乙磺酸与三聚氯氰进行SN2亲核取代反应得到具有表面活性的氯代醚化剂，再将氯代醚化剂溶解在醇水溶剂中制得氯代醚化剂溶液，胍胶在醇水溶剂中进行碱化反应、再加入氯代醚化剂溶液发生醚化反应，将产物经过过滤、洗涤、中和、烘干、粉碎、过筛，得到表面活性剂改性胍胶。
[0011]进一步地，所述的SN2亲核取代反应，氨基乙磺酸与三聚氯氰的摩尔比为1:1～1.05，溶剂为丙酮，丙酮质量为反应物总质量的70％，按照比例投料后在0～5℃、PH为8～9条件下反应5～6h，反应结束后将反应液浓缩冷却抽滤，然后洗涤、烘干，得到氯代醚化剂，其结构式如下：
[0012][0013]进一步地，所述的氯代醚化剂溶液的制备过程，氯代醚化剂与醇水溶剂的质量比为20：80，按照配比将氯代醚化剂加入到醇水溶剂中，磁力搅拌、充分溶解后得到氯代醚化剂溶液。
[0014]进一步地，所述的碱化反应，胍胶：醇水溶剂：20％氢氧化钠溶液为质量比33～41:54～63:4～5，将胍胶分散在醇水溶剂中，加入20％氢氧化钠溶液进行碱化反应30min得到碱化胍胶分散液。
[0015]进一步地，所述的醚化反应，氯代醚化剂溶液与碱化胍胶分散液的质量比为17～30：70～83，将碱化胍胶分散液升温至75℃，滴加氯代醚化剂溶液，滴加时间30min，然后继续反应30min，得到表面活性剂改性胍胶，反应过程如下：
[0016][0017]进一步地，所述的醇水溶剂，醇为乙醇、异丙醇或其混合物，醇与水的质量比为7～8:1。
[0018]进一步地，所述的洗涤过程，醇的水溶液与改性胍胶的质量比为3～4:1，洗涤次数为2～4次。
[0019]进一步地，所述的中和过程，试剂为乙酸，乙酸质量为反应物总质量的0.5～0.8％，在最后一次洗涤过程中加入，调节pH＝6.5～7。
[0020]进一步地，所述的烘干、粉碎、过筛过程，在50℃恒温箱中烘干24h后，取出用搅拌机粉碎，最后用80目的振动筛过筛，制得表面活性剂改性胍胶。
[0021]胍胶能分散在水中是由于其分子链上的羟基能与水分子形成氢键，水分子在分子链周围形成一层水膜。在高浓度的金属离子溶液中，金属离子易于与胍胶分子链上的羟基通过配位作用，附着在胍胶分子链上，阻碍胍胶分子链上的羟基与水分子作用，限制了胍胶分子链分散在水中。本专利技术所述改性胍胶分子链上的磺酸根基团，能定向与水溶液中的金属离子络合，避免金属离子在胍胶分子链上的杂乱堆积、附着，使得胍胶分子链上的羟基能裸露出来，与水作用，分散在水中，提高胍胶的耐盐性。同时由于胍胶分子链接枝不饱和环状结构，使得胍胶分子间能够形成共轭π键，增强分子链的作用，这种自发的共轭π键可以抵消部分施工过程剪切作用对胍胶黏度的降低，从而使改性胍胶在高温下能有较高的黏度，适应高温环境。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]改性胍胶分子含有磺酸基团易于与金属离子形成络合结构，避免与主链氧作用，影响胍胶在盐水中的溶胀性能；分子链上的不饱和环状结构，形成的共轭π键，增加分子链的作用力，提升胍胶的耐盐、耐温性能。
[0024]具体地说，改性胍胶中的磺酸根，能有效络合盐水中的金属离子，避免金属离子附着在胍胶分子链表面，抑制胍胶溶胀，使得胍胶分子链间不能形成有效的作用力。在含有盐的水中，特别是含有钙类离子的情况下，钙离子可以和四个磺酸根发生络合，相当于将抑制胍胶溶胀的盐变成可以提升瓜胶体系黏度性能的交联离子，能够有效提高胍胶的黏度。在水溶液中，改性胍胶上的不饱和环状结构，可以通过共轭π键，增加分子间的作用力，促进胍胶分子间聚集成网络结构，由于共轭π键是分子间一种自发的作用力，只要分子间距离在合适的范围，含有共轭结构的分子都能形成共轭π键，这样在剪切的过程中，这种自发的键形成，会保证胍胶体系中有足够多的分子间作用力，从而提高胍胶体系的耐温能力。
[0025]综上所述，本专利技术从结构原理和与金属作用的原理出发，通过表面活性剂改性胍胶，可以充分发挥耐盐和耐温的作用，耐温能力可达到190℃，耐矿化度可达到8万mg/L。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶，其结构式如下：2.如权利要求1所述的一种改性含共轭基团的耐温耐盐胍胶的制备方法，过程如下：氨基乙磺酸与三聚氯氰进行SN2亲核取代反应得到具有表面活性的氯代醚化剂，再将氯代醚化剂溶解在醇水溶剂中制得氯代醚化剂溶液，胍胶在醇水溶剂中进行碱化反应、再加入氯代醚化剂溶液发生醚化反应，将产物经过过滤、洗涤、中和、烘干、粉碎、过筛，得到表面活性剂改性胍胶。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的SN2亲核取代反应，氨基乙磺酸与三聚氯氰的摩尔比为1:1～1.05，溶剂为丙酮，丙酮质量为反应物总质量的70％，按照比例投料后在0～5℃、PH为8～9条件下反应5～6h，反应结束后将反应液浓缩冷却抽滤，然后洗涤、烘干，得到氯代醚化剂。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的氯代醚化剂溶液的制备过程，氯代醚化剂与醇水溶剂的质量比为20：80，按照配比将氯代醚化剂加入到醇水溶剂中，磁力搅拌、充分溶解后得到氯代醚化剂溶液。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的碱化反应，胍胶：醇水溶剂：20％氢氧化钠溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世彬，王进，王坤杰，刘城成，石朋，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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