香豆胶的化学改性及其生产工艺研究

摘要

为了进一步提高油田水基压裂液用香豆胶的性能，本文对香豆胶做了一定的研究。通过单因素及正交实验对香豆胶的羧甲基化条件进行优化，考察了各实验因素对羧甲基化香豆胶水溶胶液表观粘度的影响，得出了香豆胶羧甲基化的适宜条件：NaOH浓度0.15mol/L，NaOH与氯乙酸钠的摩尔配比为1:1.25，碱预处理时间45min，反应温度50℃，反应时间4h。同香豆胶原胶相比，水不溶物质量分数由35.8％降低到了7.9％，改性后的香豆胶水溶胶液表观粘度显著提高。 在此基础上，以无机硼为交联剂，对所制备的羧甲基香豆胶增稠剂性能进行了测试，并与原胶进行了比较。实验发现羧甲基香豆胶增稠剂交联速度快，用之配制的冻胶在低于110℃的温度下显示出了良好的抗温性能，但抗剪切性能还有待改进，改性胶的破胶粘度小于4mPa·s，残渣含量小于0.5％，说明羧甲基香豆胶增稠剂性能优于香豆原胶增稠剂。 本论文对羧甲基香豆胶与黄原胶的协效性做了研究，得出结论：共混溶胶质量百分比浓度为1％时，共混比在2:8左右，羧甲基香豆胶溶解温度为80℃，加热30min，共混溶胶的粘度最大。该共混溶胶粘度大于单一黄原胶的浓度，协同增效非常明显。 基于室内实验结果，本论文设计出了香豆胶羧甲基化加工工艺，包括碱化、醚化、中和、分离、烘干等单元操作，并对设计进行了加工成本及经济效益分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1压裂液的历史

1.2水基压裂液增稠剂概述

1.2.1天然植物胶及其衍生物

1.2.2其他天然聚合物

1.2.3人工合成聚合物

1.2.4各种聚合物增稠剂的性能比较

1.2.5共混增稠剂体系

1.3香豆胶概述

1.3.1种植历史

1.3.2种子化学成分

1.3.3香豆胶概述

1.3.4内胚乳分离方法

1.3.5与黄原胶的协效性

1.4本论文研究的主要内容

1.4.1文献总结

1.4.2本文的研究内容

1.4.3本文的创新点及意义

1.4.4题目来源

第二章香豆胶的羧甲基化改性

2.1半乳甘露聚糖类植物胶的化学改性

2.1.1醚化

2.1.2酯化

2.1.3氧化

2.1.4接枝改性

2.2实验部分

2.2.1化学改性香豆胶的原理

2.2.2原料试剂与仪器设备

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1物理性质

2.3.2反应条件对改性产物性能的影响

2.3.3香豆胶及其改性产物的水溶性和水不溶物含量评价

第三章改性香豆胶水基压裂液性能评价

3.1水基压裂液对储层的损害

3.1.1对储层基质渗透率的伤害

3.1.2对支撑裂缝导流能力的伤害

3.1.3增稠剂、交联剂和破胶剂的优选

3.2实验部分

3.2.1原材料、试剂、仪器与设备

3.2.2样品制备

3.2.3实验方法

3.3压裂液性能评价

3.3.1基液密度与pH值

3.3.2交联时间

3.3.3耐温耐剪切能力测试

3.3.4流变性测试

3.3.5静态滤失性

3.3.6破胶性能及残渣含量测试

3.3.7与无机盐的配伍性

3.4小结

第四章羧甲基香豆胶与黄原胶的协效性研究

4.1多糖之间的共混

4.1.1协同增稠共混体系

4.1.2协同凝胶化体系

4.1.3协同拮抗性

4.2黄原胶概述

4.3实验部分

4.3.1材料与仪器

4.3.2实验方法

4.4结果与讨论

4.4.1共混比例对溶胶化的影响

4.4.2温度对多糖共混溶胶表观粘度的影响

4.4.3 恒温时间对多糖表观粘度的影响

4.4.4 pH值对多糖表观粘度的影响

4.4.5盐离子浓度对溶胶强度的影响

4.4.6共混溶胶的耐盐性研究

4.5小结

第五章羧甲基香豆胶加工工艺及经济效益分析

5.1加工工艺

5.1.1香豆胶羧甲基化工艺流程

5.1.2主要设备

5.1.3主要操作参数

5.2经济效益分析

5.2.1成本核算

5.2.2投资估算

5.2.3产品成本估算

5.3小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文