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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。