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  1. 井下壓裂助劑

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    羧甲基香豆膠

    羧甲基香豆膠產品說明書

    一、前言

    香豆原產西非,學名葫蘆巴,適應性較廣,在我國北至黑龍江,南至江蘇、湖北等省都有種植,香豆種子中分離出的內胚乳,經加工后得到的膠粉稱之為香豆膠。這是一種水溶性植物膠,被廣泛應用于石油開采、紡織印染等行業中。在石油工業中用做壓裂液,該壓裂液主要特點是水不溶物低,增粘性能好

    香豆膠是線狀半乳甘露聚糖,屬于非離子型高分子。在結構上,以β-1, 4鍵相互連接的D-甘露糖單元為主鏈,不均勻地在主鏈的一些D-甘露糖單元的C6位上再連接了單個D- 半乳糖(β- 1,6) 為支鏈,其半乳糖與甘露糖之比約為11. 8,簡化為12。

    香豆膠根據水溶性能可分成兩部分,水溶性部分和水不溶性部分。水溶性部分含量為65-68%,主要是半乳甘露聚糖膠,是工業上使用的有效部分。水不溶性部分含量為24-28%,主要是由分子量較大的半乳甘露聚糖膠和少量的粗纖維、蛋白質、脂肪、灰分等組成。

    香豆膠具有很好的水溶性和增稠性,但原粉往往具有下述的缺點:不能快速溶脹和水合,溶解速度慢,水不溶物含量高,粘度不易控制,易被微生物分解而不能長期保存等。這些缺點使香豆膠的應用受到很大限制,因此需要改變其理化特性,使其被更加廣泛應用。

    香豆膠半乳甘露聚糖中的單糖分子量平均為162,平均每個單糖有三個活性羥基,尤其是存在一個反應活性較高的伯羥基,使其有可能發生各種酯化、醚化和氧化反應,制備成各種酯、醚衍生物或氧化物。由于香豆膠本身存在著一定的缺點,為此,我們對香豆膠進行了改性。

    二、香豆膠的改性

    香豆膠進行化學改性是指在一定條件下,使香豆膠與某種化學試劑發生反應,在其分子中引入化學基團,生成一種衍生物,從而提高親水性,使溶脹速度加快,降低水不溶物。針對香豆膠進行化學改性的方法主要有以下幾種:羧甲基化、羥乙基化、羥丙基化、羥羧基化或羧羥基化等,上述化學反應主要通過醚化作用進行的,目前工業上所有重要的香豆膠衍生物都由醚化作用生成。參與反應的化學藥劑在聚糖分子中取代羥基的氫,形成醚的結構,藥劑稱為醚化劑,化學反應稱為醚化作用。

    三、香豆膠的應用

    1、石油工業

    羧甲基香豆膠等香豆膠衍生物,經過化學改性,具有許多優點,水不溶物及殘渣較香豆膠粉有大幅度降低,用于油田水基壓裂液、濃漿添加劑能有效地降低對地層的污染, 且抗高溫性好, 穩定性強。由羧甲基香豆膠制成的壓裂液具有低傷害性,可減少壓裂液殘渣對地層及導流裂縫的傷害。

    2、食品工業

    因能提高食品粘度或與食品形成凝膠,香豆膠可用作食品添加劑,使食品獲得所需的形狀和硬、軟、粘稠等各種口感,利用酶提高了M /G值的香豆膠可望取代槐豆膠等M /G值較高的天然多糖膠。

    3、紡織工業

    由香豆膠衍生物制成的印花糊料較傳統的印花糊料具有更優的性能。如良好的流變性。不易結在刮刀口上。印花刀疵較少。滲透性好。印花表面勻染性好。成糊率高。洗滌性好。保水性能好。羥甲基香豆膠可用作紡織工業中紗線上漿、織物上漿和印染的高原料。

    4、化妝品工業

    香豆膠等作為功能性化妝品添加劑, 具有增稠調理等功能,廣泛用于護發護膚用品。香豆膠用于牙膏粘合劑, 可以改變牙膏的流變性能及外觀。

    此外,香豆膠還用做許多藥物的載體, 用酶控制香豆膠的擴散系數,可達到對藥物的控制釋放。較之無機絮凝劑,由香豆膠及其衍生物制成的絮凝劑效率要高得多。因能有效增稠硝酸鹽溶液,香豆膠及其衍生物已成為塑膠炸藥的基本成分。

    總之,由于其獨特的性能,香豆膠及其衍生物目前已作為增稠劑、穩定劑、起泡劑、絮凝劑等而廣泛用于食品、紡織、醫藥、石油、造紙、炸藥、化妝品等領域。

    四、油田用改性香豆膠性能

    目前國內外使用的壓裂液有很多種,主要有油基壓裂液、水基壓裂液、酸基壓裂液,乳化壓裂液和泡沫壓裂液。其中水基壓裂液應用比較廣泛。

    水基壓裂液是以水為介質,添加稠化劑、交聯劑、破膠劑等多種添加劑組成,具有良好的綜合性能,即低摩阻、低濾失、耐高溫、強攜砂能力、易破膠和貨源廣、成本低、安全、可操作性強等特點。水基壓裂液仍是國內外壓裂液的主體,占國內壓裂液的95%以上。

    目前應用較多的水基壓裂液稠化劑主要有羧甲基香豆膠、香豆膠、田菁膠、皂仁膠等。與其它植物膠相比,羧甲基香豆膠性能較好優于田菁膠、皂仁膠及其改性產品等。羧甲基香豆膠具有較低摩阻特性,是良好的減阻劑,通過交聯,可形成低摩阻的壓裂流體。

    香豆膠及羧甲基香豆膠的主要性能指標見下表。

    表 1. 香豆膠及羧甲基香豆膠的主要性能指標

    項目

    香豆膠

    羧甲基香豆膠

    細度(120目)

    99.0

    99.0

    pH

    7.0

    7.0

    含水率

    6-8

    6-8

    表觀粘度(30 170S-1mPa.s

    120-138

    110-125

    水不溶物%

    18-20

    4-6

    五、產品包裝、運輸、貯存

    采用三合一包裝袋包裝,放于通風陰涼處貯存。


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