CN102277141B - 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102277141B
CN102277141B CN 201110105275 CN201110105275A CN102277141B CN 102277141 B CN102277141 B CN 102277141B CN 201110105275 CN201110105275 CN 201110105275 CN 201110105275 A CN201110105275 A CN 201110105275A CN 102277141 B CN102277141 B CN 102277141B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type amphoteric
thickening material
melon
guar gum
hydroxypropyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110105275
Other languages
English (en)
Other versions
CN102277141A (zh
Inventor
李学军
王雪山
陈晃
陈小华
张福铭
冯浦涌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
Original Assignee
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Oilfield Services Ltd, China National Offshore Oil Corp CNOOC filed Critical China Oilfield Services Ltd
Priority to CN 201110105275 priority Critical patent/CN102277141B/zh
Publication of CN102277141A publication Critical patent/CN102277141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102277141B publication Critical patent/CN102277141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cosmetics (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有结构式(I)的基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法：
Figure DDA0000057574550000011
其中R选自羟丙基、羟乙基、羧甲基、2-羟丙基-N，N，N-三甲基；R1和R2分别表示C1-C4烷基，R3表示羧酸根COO-或磺酸根SO3 -；R取代度为(0.02～0.6)，甜菜碱型两性离子对取代度为(0.02～0.6)。

Description

一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于瓜胶衍生物的增稠剂及其制备方法，尤其涉及一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法。
背景技术
目前海上钻井、采油及修井作业等经常使用粘稠流体作为工作液，而海上淡水资源少海水资源丰富。因此，更需要适用于海水的增稠剂。
天然植物胶瓜胶是非离子型高分子化合物，其分子结构式如下：
Figure BDA0000057574530000011
瓜胶分子结构式
它不仅具有增粘、护壁、润滑、减阻等特点，而且有较好的抗盐能力和一定的抗钙能力，并通过与高价无机盐进行适度交联可提高其降失水能力和护壁能力，同时具有较好的胶液自破特性(即一定时间内胶液自动破坏)，含水层的渗透率恢复高。缺点是抗高盐抗高温能力较差，胶液易发酵而腐败。
瓜胶及其衍生物作为增稠剂，特别是瓜胶原粉作为海水基增稠剂使用时，水不溶物含量高，溶解速度慢，絮凝物含量高，且易腐败变质，其衍生物羟丙基瓜胶或羧甲基瓜胶等用于海水或高盐水增稠时，其增粘效果差，甚至存在聚沉现象。
因此，存在对改进的基于瓜胶衍生物的增稠剂的需求。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂。
本发明的另一个目的是提供一种制备基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂的方法。
本发明的又一个目的是基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂用于水基工作液增稠的用途。
本发明涉及一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂，其具有如下结构式(I)：
Figure BDA0000057574530000021
其中R选自羟丙基、羟乙基、羧甲基、2-羟丙基-N，N，N-三甲基，R1和R2分别表示C1-C4烷基，R3表示羧酸根-COO-或磺酸根-SO3 -；R取代度为(0.02～0.6)，甜菜碱型两性离子对取代度为(0.02～0.6)。
优选地，总取代度为(0.03～0.8)。
本发明还涉及一种制备基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂的方法，其包括下述步骤：
1)预处理瓜胶原粉；
2)将重量比为2～3∶1的溶剂与预处理过的瓜胶原粉混合得瓜胶悬浮液；加入所述瓜胶悬浮液总重量的0.01wt％～2wt％的相转移催化剂；
3)搅拌并升温至30～40℃；
4)添加碱液并碱化；
5)碱化结束后，滴加摩尔比为0.1～1∶1～0.1的两性离子对单体和醚化剂，且再加入所述碱液；
6)升温至50℃～70℃，反应4-6小时；
7)反应结束后，洗涤、干燥、粉碎即得本发明的增稠剂；其中两性离子对是：
Figure BDA0000057574530000031
其中R1和R2分别表示C1-C4烷基，R3表示羧酸根COO-或磺酸根SO3 -；其中醚化剂选自环氧丙烷、氯乙醇、氯乙酸钠和3-氯-2-羟丙基-N，N，N-三甲基氯化铵；其中碱液为氢氧化钠或碳酸钠的水溶液。
本发明方法中使用的相转移催化剂可以选择本领域常用的表面活性剂，只要其起到增溶及渗透作用即可，优选十六烷基三甲基氯化铵、十六十八烷基三甲基氯化铵、十四十六烷基三甲基氯化铵等。
本发明方法中使用的溶剂为本领域常用的能与水混溶的醇，如甲醇、乙醇、丙醇等与水的混合溶液，优选体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液。
本发明的增稠剂与水基工作液混合稠化后，可作为修井作业的修井液，钻完井作业用的钻完井液稠化剂，防砂作业的携砂液及其它用于水基工作液增稠的场所。正如本文中使用的，术语“水基工作液”指的是淡水基、海水基、地层水基和盐水基工作液。根据使用条件的不同，本发明的稠化剂的添加量不同，一般添加量在压裂液总质量的0.1wt％～1.2wt％；另外，本发明的增稠剂还可以与硼砂等交联剂交联后作为堵漏材料等。
本发明的增稠剂是在瓜胶衍生物的基础上改性的增稠剂，其不但具有诸如羟丙基瓜胶、羧甲基瓜胶的瓜胶衍生物原有的优良性能，而且具有更好的耐盐能力和抗高温性能，及良好的杀菌防腐性；本发明的增稠剂适用于各种水基工作液，且尤其适用于海水基或盐水基工作液，因而解决了淡水资源紧缺的困难。
本发明是通过在诸如羟丙基瓜胶或羧甲基瓜胶的瓜胶衍生物的链上引入甜菜碱离子对，由于盐水中反离子的屏蔽作用，从而提高了瓜胶衍生物在盐水(或海水)中的溶解性，抑制了瓜胶衍生物在盐水中的聚沉现象，提高了瓜胶在海水中的增稠能力和适应性；采用相转移催化法等技术，改善了官能团的分布，减少了鱼眼现象和残渣，溶胀速度快。
附图简述
图1是显示了现有技术中基于瓜胶原粉的增稠剂在海水中的粘温流变曲线；和
图2是显示了由本发明方法制得的基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂在海水中的粘温流变曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，以下实施例中采用的物质，除了注明的之外，其余均为市售。
实施例1：
本实施例中的离子对单体的结构式是：
Figure BDA0000057574530000041
制备步骤如下：
1、将瓜胶原粉在高温蒸汽下预处理；
2、将50升的乙醇和水的混合溶剂(体积比4∶1)泵入反应釜中，启动搅拌机，缓慢加入15kg瓜胶原粉(片状)；再加入0.1kg十六烷基三甲基氯化铵；
3、搅拌并升温，以升温速率1℃～3℃/min升至30℃～40℃；
4、泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O，碱化30分钟；
5、碱化结束后，滴加11.55kg的离子对单体3-氯-2-羟丙基-N，N-二甲基-磺基甜菜碱和2.85kg的环氧丙烷(摩尔比1∶1)，泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O；
6、以升温速率1℃～3℃/min升至50℃～70℃，反应4-6小时；
7、反应结束后，用冰醋酸和乙醇洗涤，然后干燥、粉碎，即得下式的增稠剂：
Figure BDA0000057574530000051
实施例2：
本实施例中的离子对单体的结构式是：
Figure BDA0000057574530000061
制备步骤如下：
1、将瓜胶原粉在高温蒸汽下预处理；
2、将50升的乙醇和水的混合溶剂(体积比4∶1)泵入反应釜中，启动搅拌机，缓慢加入15Kg瓜胶原粉(片状)。加入0.1kg十六烷基三甲基氯化铵；
3、搅拌并升温，以升温速率1℃～3℃/min升至30℃～40℃；
4、泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O，并碱化30分钟；
5、碱化结束后，滴加9.75kg的离子对单体3-氯-2-羟丙基-N，N-二甲基-羧基甜菜碱和4.0kg氯乙醇(摩尔比1∶1)，泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O；
6、以升温速率1℃～3℃/min升至50℃～70℃，反应4～6小时；
7、反应结束后，用冰醋酸和乙醇洗涤，然后干燥、粉碎，即得下式的增稠剂：
Figure BDA0000057574530000062
实施例3：
本实施例中的离子对单体的结构式是：
制备步骤如下：
1、将瓜胶原粉在高温蒸汽下预处理；
2、将50升的乙醇和水的混合溶剂(体积比4∶1)泵入反应釜中，启动搅拌机，缓慢加入15Kg瓜胶原粉(片状)；加入0.1kg十六烷基三甲基氯化铵；
3、搅拌并升温，以升温速率1℃～3℃/min升至30℃～40℃；
4、泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O，并碱化一定30分钟；
5、碱化结束后，滴加9.42kg的离子对单体2，3-环氧丙基-N，N-二甲基-磺基甜菜碱和4.7kg的氯乙酸钠水溶液(摩尔比1∶1)，泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O。
6、以升温速率1℃～3℃/min升至50℃～70℃，反应3～5小时；
7、反应结束后，用冰醋酸和乙醇洗涤，然后干燥、粉碎，即得下式的增稠剂：
Figure BDA0000057574530000072
实施例4：
本实施例中的离子对单体的结构式是：
Figure BDA0000057574530000081
制备步骤如下：
1、将瓜胶原粉在高温蒸汽下预处理；
2、将50升的乙醇和水的混合溶剂(体积比4∶1)泵入反应釜中，启动搅拌机，缓慢加入15Kg瓜胶原粉(片状)；加入0.1kg十六烷基三甲基氯化铵；
3、搅拌并升温，以升温速率1℃～3℃/min升至30℃～40℃；
4、泵入0.9kg NaOH和2.5升H2O，并碱化30分钟；
5、碱化结束后，滴加7.95kg的离子对单体2，3-环氧丙基-N，N-二甲基-羧基甜菜碱和9.4kg的3-氯-2-羟丙基-N，N，N-三甲基氯化铵，再泵入0.9kgNaOH和2.5升H2O；
6、以升温速率1℃～3℃/min升至50℃～70℃，反应3～5小时；
7、反应结束后，用冰醋酸和乙醇洗涤，然后干燥、粉碎，即得下式的增稠剂：
Figure BDA0000057574530000082
性能评价：
按照SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法对本发明的基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂进行性能评价。
下面的表1显示了由实施例1制得的基于瓜胶衍生物的增稠剂和现有技术中基于瓜胶的增稠剂在海水中的性能指标。
表1
Figure BDA0000057574530000091
由表1可以看出，由实施例1制得的增稠剂在5分钟之内便可溶解，溶解速度相对较快。与现有技术中基于瓜胶原粉的增稠剂相比，溶解时间大大缩短，这样有利于现场的快速配液；其次，实施例1制得的增稠剂中的残渣含量较基于瓜胶原粉的增稠剂的低，将其配制成压裂液时可以大大降低压裂液对地层的伤害。
图1是0.6％的基于瓜胶原粉的增稠剂+0.1％的NaOH+0.3％的硼砂在海水中的粘温流变曲线；图2是0.6％的实施例1制得的增稠剂+0.1％的NaOH+0.3％的硼砂在海水中的粘温流变曲线。由这两幅图可以看出，实施例1制得的增稠剂在海水中表现出较好的抗剪切性能(图2)，在95℃剪切90min后的同样条件下，实施例1制得的增稠剂配制的凝胶液的粘度随剪切时间缓慢降低，最终粘度大于50mPa.s，而基于瓜胶原粉的增稠剂配制的凝胶液粘度则随剪切时间迅速降低，最终粘度小于50mPa.s。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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。

Claims (5)

1.一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂，其具有如下结构式(I)：
其中R选自羟丙基、羟乙基、羧甲基和2-羟丙基-N，N，N-三甲基；R1和R2分别表示C1-C4烷基，R3表示羧酸根COO-或磺酸根SO3 -；R取代度为(0.02～0.6)，甜菜碱型两性离子对取代度为(0.02～0.6)。
2.一种制备如权利要求1所述的基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂的方法，其包括下述步骤：
1)将瓜胶原粉在高温蒸汽下预处理；
2)将重量比为2～3∶1的溶剂与预处理过的瓜胶原粉混合得瓜胶悬浮液；加入所述瓜胶悬浮液总重量的0.01wt％～2wt％的相转移催化剂；
3)搅拌并升温至30～40℃；
4)添加碱液并碱化；
5)碱化结束后，滴加摩尔比为0.1～1∶1～0.1的两性离子对单体和醚化剂，且再加入所述碱液；
6)升温至50℃～70℃，反应4-6小时；
7)反应结束后，洗涤、干燥、粉碎即得；
其中所述两性离子对是：
Figure FDA00002547410300021
或
Figure FDA00002547410300022
其中R1和R2分别表示C1-C4烷基，R3表示羧酸根COO-或磺酸根SO3 -；其中醚化剂选自环氧丙烷、氯乙醇、氯乙酸钠和3-氯-2-羟丙基-N，N，N-三甲基氯化铵；其中碱液为氢氧化钠或碳酸钠的水溶液。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述相转移催化剂选自十六烷基三甲基氯化铵；其中溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇与水的混合溶液。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述溶剂是体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液。
5.权利要求1所述的基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂用于水基工作液增稠的用途。
CN 201110105275 2011-04-26 2011-04-26 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法 Active CN102277141B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110105275 CN102277141B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110105275 CN102277141B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102277141A CN102277141A (zh) 2011-12-14
CN102277141B true CN102277141B (zh) 2013-04-03

Family

ID=45102884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110105275 Active CN102277141B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102277141B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104031154B (zh) * 2014-06-20 2016-08-24 天津大学 含两性离子的3-二甲基丙铵丙磺酸淀粉及其制备方法
CN104087283B (zh) * 2014-07-18 2018-05-08 昆山京昆油田化学科技开发公司 一种酸性条件下快速分散增粘的压裂增稠剂及其制备方法
CN104130337B (zh) * 2014-07-25 2017-02-01 山东广浦生物科技有限公司 由瓜尔胶片一步法制备羧甲基羟丙基瓜尔胶粉的方法
CN104277138B (zh) * 2014-10-30 2017-01-18 山东广浦生物科技有限公司 一步醚化制备羧甲基羟烷基瓜尔胶粉的方法
CN104987426B (zh) * 2015-07-22 2017-10-27 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院 一种速溶耐盐瓜胶及其制备方法
CN110079294A (zh) * 2019-05-30 2019-08-02 四川格鑫拓科技有限公司 一种耐高温加重压裂液及其制备方法
CN114835826B (zh) * 2022-04-22 2023-08-22 深圳华源再生医学有限公司 一种两性离子纤维素及其制备方法与应用
CN116478332B (zh) * 2023-06-20 2023-09-15 东营江源化工有限公司 一种滑溜水压裂液用聚合物稠化剂的制备方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1623697A4 (en) * 2003-05-13 2008-03-19 Nisshin Oillio Group Ltd COSMETIC OIL IN WATER EMULSION

Also Published As

Publication number Publication date
CN102277141A (zh) 2011-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102277141B (zh) 一种基于瓜胶衍生物的甜菜碱型两性增稠剂及其制备方法
CN102226080B (zh) 一种压裂液及其制备方法
CA2630033C (en) Composition and method for thickening heavy aqueous brines
CA2630924C (en) Solvent free fluidized polymer suspensions for oilfield servicing fluids
CN103265939B (zh) 一种压裂液增稠剂及其制备和应用
CN101633840B (zh) 一种疏水性基团接枝改性的瓜胶压裂液冻胶
CN111944510B (zh) 一种清洁压裂液用增稠剂及其制备方法
CN105199706A (zh) 一种适用于聚合物压裂液体系的有机锆交联剂及其制备方法
CN107474816B (zh) 可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法
CN103554288A (zh) 速溶型胍胶及其制备方法
CN107722143B (zh) 一种醇醚改性瓜尔胶的制备方法和压裂液体系
US10308726B2 (en) Crosslinked polymer, hydrogel or water-based fracturing fluid comprising the same, and methods of making and using thereof
CN102492048A (zh) 压裂液增稠剂及其含所述增稠剂的压裂液
CN103497755A (zh) 一种压裂液的制备方法
CN103881695A (zh) 一种超分子多元共聚物型清洁压裂液
CN103740355A (zh) 一种高矿化度水基改性黄原胶压裂液及其制备方法
CN102146140B (zh) 一种耐温改性水溶性纤维素醚的制备方法
CN102994055B (zh) 一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法
CN110964496B (zh) 一种压裂液稠化增粘剂
AU2011311626B2 (en) Low residue formation fracturing
CN104403655A (zh) 一种油田用新型压裂液及其制备方法
CN111187607B (zh) 一种温度响应型水凝胶暂堵转向压裂液及其制备方法、应用
CN103275688A (zh) 速溶增稠剂体系
US20150203746A1 (en) Methods for using polymers in boron-laden fluids
CN116396742B (zh) 一种清洁压裂液用稠化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing

Co-patentee after: China Oilfield Services Limited

Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd.

Address before: 100010 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing

Co-patentee before: China Oilfield Services Limited

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation