羧甲基羥丙基瓜爾膠半干法工藝及中試研究.pdf

1、我國(guó)有著儲(chǔ)量巨大的頁(yè)巖氣資源，而瓜爾膠作為水基壓裂液被廣泛應(yīng)用于頁(yè)巖氣等領(lǐng)域的開(kāi)采之中。但是瓜爾膠本身存在分散性差、粘度不穩(wěn)定等缺陷，因此在實(shí)際應(yīng)用中大多采用其改性產(chǎn)品。其中羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)相對(duì)于其它改性瓜爾膠作為壓裂液表現(xiàn)出了更好的性能。目前，對(duì)瓜爾膠的雙改性主要采用有機(jī)溶劑法，此種方法使用大量有機(jī)溶劑，溶劑回收能耗高，導(dǎo)致成本增加。其次，生產(chǎn)過(guò)程中溶劑逃逸造成環(huán)境污染，增加了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。
　　本論文使用水代替有機(jī)

2、溶劑，采用半干法在捏合機(jī)中合成羧甲基羥丙基瓜爾膠，并對(duì)其進(jìn)行了中試應(yīng)用研究。討論了催化劑、氯乙酸鈉、環(huán)氧丙烷、水等物料用量和堿化時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對(duì)樣品取代度(DS)和粘度等指標(biāo)的影響，確定出較佳反應(yīng)物用量，在瓜爾膠200份時(shí)，催化劑用量10份，氯乙酸鈉用量60份，環(huán)氧丙烷用量40份，水用量350份;各反應(yīng)條件確定為堿化時(shí)間20min，反應(yīng)時(shí)間4h，反應(yīng)溫度35℃。結(jié)果表明采用此法改性的瓜爾膠粘度高達(dá)38cps;起粘快，3min能

3、夠到達(dá)90％的粘度;在高鹽度和溫度下能保持較高粘度;在較低濃度的交聯(lián)劑就可發(fā)生交聯(lián)。同時(shí)，通過(guò)紅外和核磁對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，確定了羧甲基和羥丙基取代成功。
　　此外，基于實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，進(jìn)行了中等規(guī)模生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)工藝流程，對(duì)中試設(shè)備選型，指導(dǎo)了設(shè)備的安裝調(diào)試，對(duì)中試條件下反應(yīng)因素進(jìn)行考察和結(jié)果分析。確定合成條件為堿化時(shí)間20min，反應(yīng)時(shí)間5h，反應(yīng)溫度35℃，得到粘度大約38cps，羥丙基取代度高于0.25和羧甲基取代度高于0.2