本發(fā)明涉及壓裂稠化劑，具體涉及一種兩性離子壓裂稠化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
1、稠化劑是水基壓裂液的主要添加劑，其性能對壓裂液的綜合性能和壓裂施工效果有著重要影響，目前常用的水基壓裂液稠化劑種類繁多，主要分為純天然類及其改性稠化劑和聚合物稠化劑兩大類。
2、目前常用的天然類稠化劑，其主要基材為淀粉、纖維和瓜爾膠等生物大分子，其中羧甲基瓜爾膠作為市場上常用的稠化劑，其具有良好的溶解性和增稠效果，然而其在使用過程中出現(xiàn)粘度較低，抗剪性能不足和攜砂效果差的問題，同時隨著深井、超深井施工的不斷增多，壓裂液施工溫度普遍升高，也對稠化劑的耐溫性能提出了新的要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種兩性離子壓裂稠化劑的制備方法，通過對瓜爾膠進(jìn)行改性并加入了復(fù)合交聯(lián)劑，從而解決了現(xiàn)有壓裂稠化劑粘度低、抗剪性能不足和攜砂效果差的問題，并極大地改善了其耐溫性能。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種兩性離子壓裂稠化劑的制備方法，包括如下步驟：稱取如下重量百分比原料：35-40%羧甲基瓜爾膠、5-8%羧甲基羥丙基瓜爾膠、15-20%復(fù)合瓜爾膠和6-8%復(fù)合交聯(lián)劑，余量為水，將羧甲基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠、復(fù)合瓜爾膠、復(fù)合交聯(lián)劑和水混合，制得一種兩性離子壓裂稠化劑；
3、所述復(fù)合瓜爾膠通過如下步驟制得：
4、步驟a1：將腰果酚、氫氧化鈉溶液、四丁基溴化銨和甲苯混合，在攪拌速率為150-180rpm，溫度為70℃條件下，攪拌并加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)4-6h，制得中間體1，將瓜爾膠、氫氧化鈉溶液和無水乙醇混合，在攪拌速率為80-120rpm，室溫條件下，攪拌20min，再加入中間體1，并升溫至70℃，反應(yīng)6-8h，制得接枝瓜爾膠；
5、氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，腰果酚、氫氧化鈉溶液、四丁基溴化銨和環(huán)氧氯丙烷用量比為0.02-0.022mol：3-3.2ml：0.12-0.13g：0.022-0.024mol；氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，瓜爾膠、氫氧化鈉溶液和中間體1用量比為10-12g：6-8ml：0.02-0.022mol；
6、反應(yīng)過程中，四丁基溴化銨作催化劑的條件下，環(huán)氧氯丙烷與腰果酚中酚羥基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)并生成羥基，羥基再在堿性條件下與氯反應(yīng)閉環(huán)形成環(huán)氧基，制得含有環(huán)氧基團(tuán)的中間體1，中間體1中環(huán)氧基團(tuán)再與瓜爾膠中羥基反應(yīng)醚化并形成新的羥基基團(tuán)，制得接枝瓜爾膠；
7、步驟a2：將2,5-二巰基噻二唑和乙酸乙酯混合，在攪拌速率為120-150rpm，溫度為100℃條件下，攪拌并加入1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，反應(yīng)24h，制得中間體2，將中間體2、接枝瓜爾膠、乙醇和去離子水混合，在攪拌速率為60-80rpm，室溫條件下，攪拌并加入2-甲基-1-[4-（甲基硫代）苯基]-2-（4-嗎啉基）-1-丙酮，再在光照條件下，反應(yīng)12h，制得改性瓜爾膠；
8、2,5-二巰基噻二唑、乙酸乙酯和1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯用量比為0.02-0.022mol：30-34ml：0.045-0.048mol；中間體2、接枝瓜爾膠和2-甲基-1-[4-（甲基硫代）苯基]-2-（4-嗎啉基）-1-丙酮用量比為12-13g：0.01-0.011mol：0.8-1g；
9、反應(yīng)過程中，2,5-二巰基噻二唑與1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，形成季銨結(jié)構(gòu)并生成磺酸基團(tuán)，制得中間體2，再在2-甲基-1-[4-（甲基硫代）苯基]-2-（4-嗎啉基）-1-丙酮作引發(fā)劑的條件下，中間體2中巰基與接枝瓜爾膠中腰果酚結(jié)構(gòu)中雙鍵發(fā)生點擊反應(yīng)，制得改性瓜爾膠；
10、步驟a3：將改性瓜爾膠、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺和二甲基亞砜混合，在攪拌速率為120-150rpm，室溫條件下，攪拌并加入硫辛酸，反應(yīng)24h，制得復(fù)合瓜爾膠；
11、改性瓜爾膠、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺和硫辛酸用量比為12-13g：5-6g：8-10g：0.01-0.012mol；
12、反應(yīng)過程中，在4-二甲氨基吡啶和1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺的作用下，改性瓜爾膠中羥基與硫辛酸中羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，制得復(fù)合瓜爾膠；
13、所述復(fù)合交聯(lián)劑通過如下步驟制得：
14、步驟b1：將二氧化硅納米球和無水乙醇混合并超聲分散30min，在攪拌速率為150-180rpm，溫度為45℃條件下，攪拌并加入氨水溶液和鈦酸四丁酯，反應(yīng)24h，制得前驅(qū)體1，將前驅(qū)體1、十六烷基三甲基溴化銨和去離子水混合，在攪拌速率為120-150rpm，溫度為60℃條件下，攪拌12h，制得前驅(qū)體2；
15、氨水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，二氧化硅納米球、氨水溶液和鈦酸四丁酯用量比為0.3-0.4g：1.2-1.4ml：3.8-4ml；前驅(qū)體1和十六烷基三甲基溴化銨用量比為0.4-0.5g：0.16-0.2g；
16、反應(yīng)過程中，以二氧化硅納米球為硬模板，鈦酸四丁酯為鈦源，通過水熱法，在二氧化硅納米球表面形成氧化鈦層，制得前驅(qū)體1，再將前驅(qū)體1與十六烷基三甲基溴化銨混合，對其表面的氧化鈦層進(jìn)行改性，制得前驅(qū)體2；
17、步驟b2：將前驅(qū)體2、二水鉬酸鈉、硫代乙酰胺和去離子水混合，在攪拌速率為120-150rpm，溫度為60℃條件下，攪拌12h，再加熱至220℃繼續(xù)反應(yīng)24h，制得前驅(qū)體3，將前驅(qū)體3和去離子水混合并超聲分散20min，在攪拌速率為120-150rpm，室溫條件下，攪拌并加入氫氧化鈉溶液，攪拌6-8h，制得前驅(qū)體4，將前驅(qū)體4置于600℃條件下煅燒2h，制得復(fù)合交聯(lián)劑；
18、前驅(qū)體2、二水鉬酸鈉和硫代乙酰胺用量比為0.3-0.4g：0.12-0.13g：0.13-0.14g；氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，前驅(qū)體3和氫氧化鈉溶液用量比為0.4-0.45g：3-4ml；
19、反應(yīng)過程中，在60℃條件下攪拌時，由于硫代乙酰胺中酰胺基團(tuán)與氧化鈦層的羥基之間存在氫鍵，使得硫代乙酰胺吸附于前驅(qū)體2表面，再在溫度為220℃條件下，硫代乙酰胺分解并固定于前驅(qū)體2表面，從而形成二硫化鉬納米片層，制得前驅(qū)體3，再通過氫氧化鈉溶液對前驅(qū)體3進(jìn)行堿洗，其內(nèi)部二氧化硅納米球核被選擇性腐蝕，形成空心介孔結(jié)構(gòu)，同時由于十六烷基三甲基溴化銨的接枝，其導(dǎo)致堿洗后二硫化鉬納米片層出現(xiàn)缺陷位點，得到前驅(qū)體4，再將其煅燒，制得復(fù)合交聯(lián)劑；
20、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明公開了一種兩性離子壓裂稠化劑的制備方法，通過對瓜爾膠進(jìn)行改性并加入了復(fù)合交聯(lián)劑，從而解決了現(xiàn)有壓裂稠化劑粘度低、抗剪性能不足和攜砂效果差的問題，并極大地改善了其耐溫性能；通過環(huán)氧基團(tuán)與羥基的反應(yīng)，將中間體1接枝于瓜爾膠上，引入了苯環(huán)結(jié)構(gòu)以及不飽和碳長鏈，再通過巰基與雙鍵的點擊反應(yīng)，引入含有兩性離子結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體2，由于兩性離子結(jié)構(gòu)以及碳長鏈結(jié)構(gòu)的存在，其具有良好的兩性疏水特性，從而形成疏水鏈之間的締合作用，增強了其抗剪切特性和耐溫性能，并且由于加入了復(fù)合交聯(lián)劑，由于復(fù)合交聯(lián)劑表面存在含有缺陷位點二硫化鉬納米片層，其與空心介孔氧化鈦形成了獨特的球-片層結(jié)構(gòu)，而由于復(fù)合瓜爾膠中未反應(yīng)的巰基基團(tuán)以及硫辛酸基團(tuán)的存在，其不僅可以發(fā)生自交聯(lián)形成二硫鍵，同時還能與含有缺陷位點二硫化鉬納米片層發(fā)生共價鍵合，同時瓜爾膠本身也能與空心介孔氧化鈦相結(jié)合，這使得復(fù)合交聯(lián)劑可作為交聯(lián)位點形成交聯(lián)體系，而由于其特殊結(jié)構(gòu)，使得其能更好地與瓜爾膠基體相結(jié)合，從而在稠化劑內(nèi)部形成屏蔽效應(yīng)，減少因高溫導(dǎo)致的瓜爾膠分子鏈損傷，提高了稠化劑的耐溫性能。