我国有着储量巨大的页岩气资源,而瓜尔胶作为水基压裂液被广泛应用于页岩气等领域的开采之中。但是瓜尔胶本身存在分散性差、粘度不稳定等缺陷,因此在实际应用中大多采用其改性产品。其中羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)相对于其它改性瓜尔胶作为压裂液表现出了更好的性能。目前,对瓜尔胶的双改性主要采用有机溶剂法,此种方法使用大量有机溶剂,溶剂回收能耗高,导致成本增加。其次,生产过程中溶剂逃逸造成环境污染,增加了生产风险。本论文使用水代替有机溶剂,采用半干法在捏合机中合成羧甲基羟丙基瓜尔胶,并对其进行了中试应用研究。讨论了催化剂、氯乙酸钠、环氧丙烷、水等物料用量和碱化时间、反应时间、反应温度对样品取代度(DS)和粘度等指标的影响,确定出较佳反应物用量,在瓜尔胶200份时,催化剂用量10份,氯乙酸钠用量60份,环氧丙烷用量40份,水用量350份;各反应条件确定为碱化时间20 min,反应时间4 h,反应温度35 ℃。结果表明采用此法改性的瓜尔胶粘度高达38 cps;起粘快,3 min能够到达90%的粘度;在高盐度和温度下能保持较高粘度;在较低浓度的交联剂就可发生交联。同时,通过红外和核磁对其结构进行了表征,确定了羧甲基和羟丙基取代成功。此外,基于实验室结果,进行了中等规模生产实验。设计工艺流程,对中试设备选型,指导了设备的安装调试,对中试条件下反应因素进行考察和结果分析。确定合成条件为碱化时间20 min,反应时间5 h,反应温度35 ℃,得到粘度大约38 cps,羟丙基取代度高于0.25和羧甲基取代度高于0.2的羧甲基羟丙基瓜尔胶。