羧甲基羥丙基瓜爾膠半干法工藝及中試研究.pdf

1、我國有著儲量巨大的頁巖氣資源，而瓜爾膠作為水基壓裂液被廣泛應用于頁巖氣等領域的開采之中。但是瓜爾膠本身存在分散性差、粘度不穩(wěn)定等缺陷，因此在實際應用中大多采用其改性產品。其中羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)相對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，對瓜爾膠的雙改性主要采用有機溶劑法，此種方法使用大量有機溶劑，溶劑回收能耗高，導致成本增加。其次，生產過程中溶劑逃逸造成環(huán)境污染，增加了生產風險。
　　本論文使用水代替有機

2、溶劑，采用半干法在捏合機中合成羧甲基羥丙基瓜爾膠，并對其進行了中試應用研究。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間、反應時間、反應溫度對樣品取代度(DS)和粘度等指標的影響，確定出較佳反應物用量，在瓜爾膠200份時，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;各反應條件確定為堿化時間20min，反應時間4h，反應溫度35℃。結果表明采用此法改性的瓜爾膠粘度高達38cps;起粘快，3min能

3、夠到達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，通過紅外和核磁對其結構進行了表征，確定了羧甲基和羥丙基取代成功。
　　此外，基于實驗室結果，進行了中等規(guī)模生產實驗。設計工藝流程，對中試設備選型，指導了設備的安裝調試，對中試條件下反應因素進行考察和結果分析。確定合成條件為堿化時間20min，反應時間5h，反應溫度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