[发明专利]一种非长直链烷基疏水改性羟乙基瓜尔胶增稠剂及其制备方法

说明书

本发明涉及油田压裂中使用的瓜尔胶衍生物技术领域的一种非长直链烷基疏水改性羟乙基瓜尔胶增稠剂及其制备方法。所述非长直链烷基疏水改性羟乙基瓜尔胶增稠剂，由包含以下组分的原料制备而得：a)羟乙基瓜尔胶；b)带有非长直链烷基疏水基团的缩水甘油醚；其中，所述带有非长直链烷基疏水基团的缩水甘油醚与所述羟乙基瓜尔胶的摩尔比为5:95～95:5，优选10:90～40:60；所述带有非长直链烷基疏水基团的缩水甘油醚选自带有苯环的缩水甘油醚；本发明采取二甲基亚砜与水的混合溶液做溶剂，反应为均相反应，反应效率更高。本发明采用的非长直链疏水基团疏水性能适中，接枝在羟乙基瓜尔胶上后产品的增粘能力大幅度提升，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及油田压裂中使用的瓜尔胶衍生物技术领域，更进一步说，涉及一种非长直链烷基疏水改性羟乙基瓜尔胶增稠剂及其制备方法。

背景技术

瓜尔胶及其衍生物是应用最广泛的水基压裂液稠化剂。瓜尔胶作为压裂液能有效降低对地层的污染，抗高温性好，稳定性强，但是原粉瓜尔胶往往具有下述缺点：不能快速溶胀和水合，溶解速度慢；水不溶物含量高；黏度不易控制；耐剪切性差；易被微生物分解而不能长期保存，这些缺点使瓜尔胶的应用受到很大限制，因此往往需要通过化学改性得到性能改良的瓜尔胶衍生物，常用的有羟丙基瓜尔胶、羟乙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶等。

针对天然聚合物的疏水缔合改性，源自1980年Landoll报道的疏水改性纤维素(HMHEC)，其增稠效果与相对分子量大得多的纤维素醚相当，之后疏水纤维素产品被大量研究并广泛应用。但针对瓜尔胶的疏水改性，目前国内外报道较少，且主要集中在针对瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶的改性上。

疏水改性是在高分子亲水性分子链上接上少量疏水基团，疏水基团由于憎水作用而聚集，使得大分子链产生分子内和分子间缔合作用，增大了流体力学体积，导致高分子溶液粘度明显增大，上世纪80年代，伴随着丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的迅速发展，疏水缔合聚合物开始被广泛用于石油工业，特别是三次采油以及油气开采中的调剖、钻井、压裂等。对瓜尔胶进行疏水改性得到的衍生物具有更为高效的增稠性，目前，瓜尔胶疏水改性使用的疏水基团通常是长直链烷基，但长直链烷基由于疏水性强，往往存在接枝率难以控制的问题，接枝过少起不到疏水作用，接枝过多导致产品不溶。

瓜尔胶的疏水改性主要通过三类试剂：溴代长链烷、长链烯基琥珀酸酐或者长链烷基/烯基酰胺、长直链烷基缩水甘油醚与瓜尔胶或羟丙基瓜尔胶反应，将长直链烷基接枝在瓜尔胶的羟基上。目前国内大多采用溴代烷烃进行疏水改性，如李雪萍等(李雪萍,方翠,牛春梅,等.瓜胶的疏水化改性研究[J].煤炭与化工,2008(10):24-26.)报道过用溴代十六烷作为疏水改性单体对天然瓜胶进行疏水化改性，制得的疏水瓜胶综合性能较佳，与瓜胶水溶液相比改性瓜胶溶液的稳定性大大提高，但溴代烷烃反应效率低、有腐蚀性且价格昂贵，长链烯基琥珀酸酐或者长链烷基/烯基酰胺引入基团复杂；而烷基缩水甘油醚产物易处理且能够阻止进一步反应，因此国外多采用烷基缩水甘油醚，如RLapasin et al.(LapasinR,LdeL,Pricl S,et al.Flow properties of hydroxypropyl guar gum andits long-chain hydrophobic derivatives.[J].Carbohydrate Polymers,1995,28(3):195-202.)研究了接枝缩水甘油基二十二烷基醚的羟丙基瓜尔胶衍生物的流变特性，其中采用的缩水甘油基二十二烷位直链烷烃，存在疏水性较强，接枝率难以控制，易导致产物不溶。目前文献中的瓜尔胶的疏水改性一般是都在一种低分子量醇与水的混合溶剂中进行悬浮反应，如：异丙醇、甲醇、乙醇、乙二醇等与水的混合物，由于反应物只能在两相界面发生反应，因此反应效率低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的长直链疏水烷烃改性瓜尔胶时存在的疏水基团接枝率难以平衡的问题，本发明提出一种使用非长直链疏水基团进行疏水改性的羟乙基瓜尔胶增稠剂，产品增稠性能显著提高。具体地说涉及一种非长直链烷基疏水改性羟乙基瓜尔胶增稠剂及其制备方法。