热稳定的瓜尔胶水溶液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其包括瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂和抗氧剂，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。上述瓜尔胶水溶液在130℃到200℃范围内，在空气条件下，其粘度在两个小时后仍大于50MPa·S。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热稳定的瓜尔胶水溶液及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着经济的高速发展，我国对石油资源的需求也在迅速增长。但是世界内石油能源都处于紧张局势，石油价格的波动影响到世界的每个角落，在石油减产和国内需求强劲增长的双重压力下，我国的石油天然气开发勘探面临严峻的考验。自上世纪40年代，压裂液便被用于采油裂缝增产，发展至今，压裂液技术也经历了显著的进展。20世纪50年代末开始，瓜尔胶及其衍生物压裂液被用于石油开采。目前国内使用的压裂液体系主要适用于温度为150℃以下的油藏。随着深层、高温、低渗透油气藏的勘探开发，目前己知的高温井地层温度已经高达200℃以上。国内外一直在开展高温压裂液的研究，但是其重点还是在交联剂上做研究开发了一系列金属交联剂，20世纪70年代后期国外开始研制应用有机铁和有机锆来交联瓜尔胶，此类压裂液可以满足100～150℃高温地层的需要。瓜尔胶(Guar gum)是一种天然高分子植物胶，主要来源于印度、巴基斯坦等地区广泛种植的豆科植物瓜尔豆。瓜尔胶粉是瓜儿豆经过粉碎后去除胚芽与豆壳后，筛选胚乳部分，经过洗涤、水解、酒精沉淀、离心分离、烘干、磨粉、过筛等程序后制得的。瓜尔胶的水溶性和增稠作用均较好，被广泛应用于石油开采和化工等领域。瓜尔胶在石油天然气开采领域多被用作水力压裂液的增稠剂。瓜尔胶与交联剂、pH值调节剂、破胶剂等可形成具有多种功能的结弹性冻胶。对于热稳定性而言，短时间加热可以使瓜尔胶很快的溶解在水中，在温度低于80℃时瓜尔胶溶液会随着温度的上升粘度会不断下降，当冷却后其粘度会恢复到初始数值。在80℃以上加热时会出现热降解，糖苷键会断裂，粘度就会降低，且其过程是不可逆的。当热降解发生后瓜尔胶的结构就被破坏，瓜尔胶的溶液也就失去了热可逆性，因此，降温后粘度恢复也会比较小。
技术实现思路
为了解决瓜尔胶水溶液在高温下降解导致的粘度降低问题，使其能满足压裂液在高温下工作的要求，本专利技术提供一种高温热稳定的瓜尔胶水溶液体系。本专利技术采用的技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂和抗氧剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。本专利技术采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂和水溶性碱性化合物组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。本专利技术采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂和交联剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。本专利技术采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂、水溶性碱性化合物和交联剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。根据本专利技术，所述瓜尔胶衍生物选自羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、氨基甲酰乙基瓜尔胶等。根据本专利技术，所述瓜尔胶水溶液中瓜尔胶或其衍生物的重量百分含量为0.01-3.0wt％。优选为0.1-1.0wt％，更优选为0.4-0.7wt％。根据本专利技术，所述瓜尔胶水溶液中抗氧剂的重量百分比为0.1-1.5wt％。优选为0.2-1.0wt％。根据本专利技术，所述抗氧剂中，亚硫酸盐与没食子酸和/或没食子酸盐的重量比约为1:9～9:1。若同时含有没食子酸和没食子酸盐时，没食子酸和没食子酸盐之间可以按任意比例配合。根据本专利技术，所述瓜尔佳水溶液中交联剂的重量百分含量为0.1-1.0wt％。优选为0.2-0.7wt％，更优选为0.3-0.6wt％。根据本专利技术，所述pH调节剂为本领域常规使用的碱性pH调节剂。如碳酸盐、氢氧化物等或其组合，其含有的阳离子包括锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵。具体如碳酸钠、氢氧化钠或其组合。根据本专利技术，所述亚硫酸盐和没食子酸盐，包括其与锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵组成的盐，及其组合物。根据本专利技术，所述水溶性碱性化合物包括碳酸盐、氢氧化物或其混合物，其含有的阳离子包括锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵。根据本专利技术，所述交联剂是有机硼化合物。根据本专利技术，上述瓜尔胶水溶液在130℃到200℃范围内，在空气条件下，其粘度在两个小时后仍大于50MPa·S。本专利技术还公开了如下技术方案：上述瓜尔胶水溶液的制备方法，其包括以下步骤：1)配置基液：将所述瓜尔胶或其衍生物与水混合，加入pH调节剂调节pH为7-11，制得基液备用；2)配置所述水溶液：将抗氧剂加入步骤1)制得的基液中，制得所述水溶液。上述瓜尔胶水溶液的制备方法，其包括以下步骤：1)配置基液：将所述瓜尔胶或其衍生物与水混合，加入pH调节剂调节pH为7-11，制得基液备用；2)配置所述水溶液：将抗氧剂和水溶性碱性化合物加入步骤1)制得的基液中，制得所述水溶液。上述瓜尔胶水溶液的制备方法，其包括以下步骤：1)配置基液：将所述瓜尔胶或其衍生物与水混合，加入pH调节剂调节pH为7-11，制得基液备用；2)配置所述水溶液：将抗氧剂和交联剂加入步骤1)制得的基液中，制得所述水溶液。根据本专利技术，上述步骤2)中，加入抗氧剂，搅拌均匀后，再加入交联剂，按同一方向搅拌使之交联，待混合液呈可挑挂状态即可。上述瓜尔胶水溶液的制备方法，其包括以下步骤：1)配置基液：将所述瓜尔胶或其衍生物与水混合，加入pH调节剂调节pH为7-11，制得基液备用；2)配置所述水溶液：将抗氧剂、水溶性碱性化合物和交联剂加入步骤1)制得的基液中，制得所述水溶液。根据本专利技术，上述步骤2)中，加入抗氧剂、水溶性碱性化合物，搅拌均匀后，再加入交联剂，按同一方向搅拌使之交联，待混合液呈可挑挂状态即可。根据本专利技术，上述制备方法的步骤1)具体为，将所述瓜尔胶或其衍生物的粉末溶于水中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其特征在于，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂和抗氧剂组成，所述水溶液体系的pH在7‑11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其特征在于，其由瓜尔胶或其衍生物、
水、pH调节剂和抗氧剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述
抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和
没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。
2.一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其特征在于，其由瓜尔胶或其衍生物、
水、pH调节剂、抗氧剂和水溶性碱性化合物组成，所述水溶液体系的pH
在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，
(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。
3.一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其特征在于，其由瓜尔胶或其衍生物、
水、pH调节剂、抗氧剂和交联剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之
间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚
硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。
4.一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其特征在于，其由瓜尔胶或其衍生物、
水、pH调节剂、抗氧剂、水溶性碱性化合物和交联剂组成，所述水溶液
体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐
和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没
食子酸盐。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的瓜尔胶水溶液，其特征在于，
所述瓜尔胶衍生物选自羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、氨基甲酰乙
基瓜尔胶等。
优选地，所述瓜尔胶水溶液中瓜尔胶或其衍生物的重量百分含量为
0.01-3.0wt％。优选为0.1-1.0wt％，更优选为0.4-0.7wt％。
优选地，所述瓜尔胶水溶液中抗氧剂的重量百分比为0.1-1.5wt％。优

\t选为0.2-1.0wt％。
优选地，所述抗氧剂中，亚硫酸盐与没食子酸和/或没食子酸盐的重量
比约为1:9～9:1。若同时含有没食子酸和没食子酸盐时，没食子酸和没食子
酸盐之间可以按任意比例配合。
优选地，所述瓜尔佳水溶液中交联剂的重量百分含量为0.1-1.0wt％。
优选为0.2-0.7wt％，更优选为0.3-0.6wt％。
优选地，所述pH调节剂为本领域常规使用的碱性pH调节剂。如碳
酸盐、氢氧化物等或其组合，其含有的阳离子包括锂，钠，钾，钙，镁，
钡，铝，锌，铵。具体如碳酸钠、氢氧化钠或其组合。
优选地，所述亚硫酸盐和没食子酸盐，包括其与锂，钠，钾，钙，镁，
钡，铝，锌，铵组成的盐，及其组合物。
优选地，所述水溶性碱性化合物包括碳酸盐、氢氧化物或其混合物，
其含有的阳离子包括锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵。
优选地，所述交联剂是有机硼化合物。
优选地，上述瓜尔胶水溶液在130℃到200℃范...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化毅，王春儒，张瑜，蒋礼，胡友良，李丽华，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11