压裂液用天然高分子植物胶的改性研究

摘要

本文对天然瓜尔胶片直接改性,将瓜尔胶片在催化剂作用下与有机酸和环氧丙烷反应生成羧甲基羟丙基瓜尔胶,通过优化实验确定了合成羧甲基羟丙基瓜尔胶的最佳反应条件。对实验室合成的产品进行了红外表征,羧甲基羟丙基瓜尔胶分子中具有羧甲基和羟丙基基团,确定为目标产物。
　　 瓜尔胶与环氧丙烷、有机酸的反应均为双分子亲核取代反应,其反应级数为二级。对羧甲基羟丙基瓜尔胶反应过程进行了反应釜中试放大,实验得知体系温度在80℃以上时溶剂挥发性增强,密闭的反应体系会产生一定的压力,要求工业生产羧甲基羟丙基瓜尔胶的设备具有耐压性能。羧甲基羟丙基瓜尔胶所用溶剂回收率为85.3％。
　　 对羧甲基羟丙基瓜尔胶各项质量指标测定结果表明,羧甲基羟丙基瓜尔胶水不溶物含量可降至＜4％,粘度可达110mPa·s以上,其性能好于目前油田现用羟丙基瓜尔胶。所得产品的溶胀性能良好,其溶解速度明显加快。自制羧甲基羟丙基瓜尔胶在中性条件下粘度最大,其粘度与温度具有依赖关系,可以用阿仑尼乌斯公式进行拟合。
　　 羧甲基羟丙基瓜尔胶的粘度对盐等强电解质敏感,随盐浓度的增大羧甲基羟丙基瓜尔胶粘度降低。改性羧甲基羟丙基瓜尔胶溶液的抗剪切、流变性能等较之羟丙基瓜尔胶有明显改善。十六烷基三甲基氯化铵可作为其配套的粘土稳定剂使用,交联剂用硼砂。0.4％羧甲基羟丙基瓜尔胶压裂液破胶后残渣含量为229mg/L。