油田用瓜爾膠組成分析及改性研究.pdf

1、本論文以瓜爾膠原料，使用熱重分析的方法對(duì)瓜爾膠的進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和品質(zhì)鑒定，并與常見的油田化學(xué)品進(jìn)行了比較和區(qū)分；另外，分別利用3-氯-2-羥基丙磺酸鈉和磷酸鈉為改性劑對(duì)瓜爾膠進(jìn)行了改性，以粘度和水不溶物為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)探究得到了影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最佳工藝條件，通過(guò)紅外分析、熱重分析及元素分析等手段進(jìn)行了表征，探討了改性反應(yīng)的作用機(jī)理，再采用流變性實(shí)驗(yàn)、濾失實(shí)驗(yàn)、抑制性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)等對(duì)其作為壓裂液稠化劑進(jìn)行了作用效能評(píng)價(jià)。具體內(nèi)容如

2、下：
　　（1）瓜爾膠的分解溫度區(qū)間為230℃～350℃，黃原膠的分解溫度區(qū)間為210℃～450℃，可溶性淀粉的分解溫度區(qū)間為260℃～450℃，玉米淀粉的分解溫度區(qū)間為270℃～450℃，聚丙烯酰胺受熱易分解，聚乙烯醇的分解溫度區(qū)間為200℃～550℃，羧甲基纖維素的分解溫度區(qū)間為200℃～500℃；通過(guò)熱重法鑒別出瓜爾膠里含有的聚丙烯酰胺的方法是可行的。
　　（2）以3-氯-2-羥基丙磺酸鈉為磺化劑對(duì)瓜爾膠進(jìn)行改性，以表

3、觀粘度和水不溶物含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)及單因素分析實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出較優(yōu)改性條件為：反應(yīng)溫度26℃、反應(yīng)時(shí)間2.0h、氫氧化鈉占瓜爾膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0％、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉占瓜爾膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%；優(yōu)化項(xiàng)磺化產(chǎn)物的0.6%水溶液的表觀粘度為104.3mPa·s，與瓜爾膠原粉（78.4mPa·s）相比提高了33%。紅外分析中磺化產(chǎn)物在波數(shù)為1195cm-1、617cm-1附近出現(xiàn)的硫氧雙鍵（S=O）和碳硫鍵（S-C）特征峰，證實(shí)成功

4、引入磺酸基團(tuán)；DSC分析中磺化產(chǎn)物吸熱峰提前出現(xiàn)，熔融溫度降低，S增加；元素分析中C元素的含量降低了1.580%，S元素的含量增加了0.142%，證實(shí)向瓜爾膠分子中成功引入了磺酸基；熱重實(shí)驗(yàn)中磺化產(chǎn)物熱分解峰滯后于原膠出現(xiàn)，說(shuō)明改性產(chǎn)物耐熱性增強(qiáng)；通過(guò)進(jìn)行壓裂液性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明磺化產(chǎn)物較原粉耐溫性有所增強(qiáng)，抗濾失性能得到提升，對(duì)地層的抑制性有所增強(qiáng)。
　?。?）以磷酸鈉為磷酯化劑對(duì)瓜爾膠進(jìn)行改性，以表觀粘度和水不溶物含量為評(píng)

5、價(jià)指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)及單因素分析實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出較優(yōu)改性條件為：反應(yīng)溫度30℃、氫氧化鈉加量為瓜爾膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.0%、磷酸鈉加量為瓜爾膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.1%、反應(yīng)時(shí)間為2.0h。優(yōu)化項(xiàng)磷酯化產(chǎn)物的0.6%水溶液的表觀粘度為103.7mPa·s與瓜爾膠原粉（78.4mPa·s）相比提高了32%；紅外分析中磷酯化為產(chǎn)物在波數(shù)1085cm-1、856cm-1附近出現(xiàn)的磷氧雙鍵（P=O）和碳氧磷鍵（P-O-C）的特征峰，證實(shí)了磷酸酯鍵的成功引入；DS