影響瓜爾膠增黏性能的因素研究：
影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，研究了影響瓜爾膠增黏性能的幾個因素，認(rèn)為瓜爾膠分子分支程度越高，水溶速度就會加快，黏度就會提高；堿性條件 下，瓜爾膠的水合速度增大，瓜爾膠液黏度也隨之增加；壓裂液助劑對瓜爾膠增黏性能有略微的影響，增黏速度與助劑的酸堿性有 關(guān)；攪拌時間越長，瓜爾膠的交聯(lián)性能越好，較好的HPG在攪拌3min后交聯(lián)挑掛性能非常好，其中瓜爾膠平均分子量對增黏性能 的貢獻(xiàn)最大。對不同廠家樣品的增粘性能分析結(jié)果由好到次排序。
主題詞瓜爾膠速溶瓜爾膠增黏性能
1引言
目前，隨著油田高效開發(fā)技術(shù)的發(fā)展和對環(huán)境保 護(hù)的意識的提高，影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，在壓裂工藝技術(shù)方面逐步開始出現(xiàn) 了一項(xiàng)新工藝新技術(shù)一壓裂液的連續(xù)混配工藝，由 此工藝而誕生新生產(chǎn)品“速溶瓜爾膠”，在廣泛使用 HPG壓裂的油田掀起了一場技術(shù)性的革命。連續(xù)混配 工藝就有著普通瓜爾膠配液所無法比擬的優(yōu)越性。首 先因?yàn)檫B續(xù)混配，節(jié)省了大量的存儲用的熟化罐；其 次由于可以現(xiàn)配現(xiàn)用，減省了壓裂液用助劑殺菌劑的 使用，避免了裝液額外使用罐車托運(yùn)的麻煩；最重要 的是防止了壓裂液因過剩而造成浪費(fèi)和污染環(huán)境。
速溶就是溶解速度高于普通瓜爾膠，綜合考察多 方面的信息資源，認(rèn)為速溶瓜爾膠也是經(jīng)瓜爾膠改性 而成。HPG的合成采用的是相對分子質(zhì)量大、黏度高 的瓜爾膠做母體，在瓜爾膠分子結(jié)構(gòu)中引入極性親水 基團(tuán)羥丙基，使生成的羥丙基瓜爾膠的親水性提高， 由于增加了分子的分支程度，使其水溶速度加快，黏 度提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，防腐貯存性能因此而改善。
瓜爾膠的速溶能力與引入的官能團(tuán)存在一定的 關(guān)系，同時瓜爾膠分子量也影響著瓜爾膠液黏度。本 文對胍爾豆膠原粉、不同廠家的HPG、不同廠家的速 溶瓜爾膠速溶性能分別進(jìn)行了測定，分析了影響瓜爾 膠速溶、增黏的因素。
2實(shí)驗(yàn)部分
2.1實(shí)驗(yàn)方法
不同批次的胍爾豆膠原粉、HPG以及速溶瓜爾膠在一 定攪拌速度下攪拌2min，影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，然后室溫下置于六速攪拌 儀，以100r/min轉(zhuǎn)速測定每隔0.5min的黏度，由于連 續(xù)混配的時間只有約5min左右，因此以該時間為記 錄終點(diǎn)；
實(shí)驗(yàn)方法二。以等濃度瓜爾膠在pH值分別為6、 7、9.5的條件下以一定速度攪拌50S，然后以100轉(zhuǎn)/ 分轉(zhuǎn)速測定不同pH值下不同時間瓜爾膠原液的黏 度；
實(shí)驗(yàn)方法三。選用速溶性能較好的瓜爾膠，測定 其在固定攪拌速度下漩渦消失的時間，并測定其交聯(lián) 挑掛性能；
實(shí)驗(yàn)方法四。選用速溶性能較好的瓜爾膠，在固 定攪拌速度下，測定其不同攪拌時間下的交聯(lián)挑掛性 能。
2.2實(shí)驗(yàn)藥品
實(shí)驗(yàn)所用HPG均是二級品，廠家分別是亞源、金 珠以及昆山，還有東營金明的瓜爾膠原粉、雙S速溶 瓜爾膠-1、雙S速溶瓜爾膠-2,長慶CJ2-0速溶瓜爾 膠，超級瓜爾膠；硼砂，格爾木市福利化工有限責(zé)任公 司；片堿（NaOH)，丨丨類優(yōu)等品，哈密雙合堿業(yè)有限公 司；檸檬酸，工業(yè)品。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1不同瓜爾膠的增黏速度測試 3.1.1不同廠家HPG的增黏速度
實(shí)驗(yàn)方法一。以等濃度的不同廠家或是相同廠家 羥丙基瓜爾膠，于同等濃度下，按實(shí)驗(yàn)方法一。
不同廠家速溶瓜爾膠的增黏速度
取增黏性能最優(yōu)的HPG和瓜爾膠原粉，與不同 廠家的速溶瓜爾膠做增黏速度對比，于同等濃度下， 按實(shí)驗(yàn)方法一，測定的黏度隨時間變化如圖3所示。
o o o o o
54'3 2 1
0
=:.= 2009.05東營金明 0.45%雙S速溶瓜 膠-1
一2009.05東營金明 0.45%瓜膠原粉
—-―2008.12 長慶
?.斗，％^^^速溶 瓜膠
■« 2008.05 亞源 0.45%HPC
22.533.544.555.5
時間，min
――2009.05東營金明 0.45%雙S速溶瓜 膠-2
由此可見，2008.05亞源瓜膠增黏性能最好，起始 黏度和最終黏度都高于其它HPG，昆山瓜爾膠樣品只 是略次于亞源的HPG，金珠瓜爾膠與前兩者相差相當(dāng) 明顯。金珠的瓜爾膠在不同時間2008年5月和2008 年11月的差別也比較明顯，顯然前期瓜爾膠質(zhì)量要 好些，分析其原因可能是因?yàn)樵谏a(chǎn)線上瓜爾膠原粉 所接觸的取代物質(zhì)的幾率不一致，或者是瓜爾膠原粉 本身的質(zhì)量也存在差別所致。
3丄2不同廠家瓜爾膠原粉的增黏速度
由于金珠產(chǎn)的瓜爾膠在短時間內(nèi)的增黏性能不 是很好，影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，因此將其與不同出處的瓜爾膠原粉，于同等 濃度下，按實(shí)驗(yàn)方法_，測定的黏度隨時間變化如圖 2所示。
♦ 2008年實(shí)驗(yàn)室 0.45%瓜膠原粉 樣品
-「一2009.05東營金明 0.45%瓜膠原粉樣
一2008.05 金珠 0.45%HPG
圖3 0.45%的速溶瓜爾膠與原粉、亞源HPG 的黏度隨時間變化趨勢
從圖3可明顯看出，長慶的CJ2-8的速溶瓜爾膠 在前4min內(nèi)增黏速率優(yōu)于2008.5亞源的HPG，其 4min后增黏效果較亞源瓜爾膠不明顯，由此說明速 溶瓜爾膠極有可能為精制的普通HPG，或者是羥丙基 化程度較高或支化鏈較多的一類含鄰位羥基的聚糖 分子。
其次，東營金明產(chǎn)的兩個批次的速溶瓜爾膠其增 黏性能明顯次于2008.5亞源的HPG。參考該公司技 術(shù)人員的說法，2號產(chǎn)品是經(jīng)過雙氧水處理過，而其 中2號產(chǎn)品增黏性能明顯低于該廠家的瓜爾膠原粉， 還低于2008年實(shí)驗(yàn)室儲備的瓜爾膠原粉，見圖4。推 斷2號產(chǎn)品中的瓜爾膠大分子鏈可能有部分被雙氧 水氧化降解大分子鏈被打斷了，因而水溶液的表觀黏 度不夠高。
102 2.533.54 4.555.5
時間，min
圖2 0.45%瓜爾膠原粉與金珠HPG的黏度隨 時間變化趨勢
由圖2可知，東營金明的瓜膠原粉的增黏性能最
好，而實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儲存的瓜爾膠原粉（可能為亞源瓜膠
原粉）增黏性能較次；取增黏性能最好的2008.5金珠
產(chǎn)的HPG，其增黏性能還不及2個瓜膠原粉，這說明
2008年的金珠HPG極有可能大部分是瓜膠原粉，或
者是因其它雜質(zhì)含量較高影響了液體的表觀黏度。
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+ 2009.05東營金明 0.45%雙S速溶瓜
膠-2
-•一 200年實(shí)驗(yàn)室 0.45%瓜膠原粉
022.533.544.555.5
時間，min
圖4 0.45%速溶瓜爾膠與原粉的增黏性能對比圖
由表1和表2參考的結(jié)果來看，當(dāng)平均分子量低 —個數(shù)量級時，影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，基液黏度由27mP.s下降到7.78MP-S shin說明瓜爾膠原液的黏度與其平均分子量有著很大關(guān)
系。瓜爾膠分子量越大，黏度越高。
表1 CJ2-3和瓜爾膠壓裂液基液表觀黏度對 比（30^,170S-1)
稠化劑濃度基液黏度（mP_s)
0.307.78
低分子量瓜爾膠CJ2-3
0.3512.0
0.3027.0
瓜爾膠
0.3536.0
表2瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、低分子量瓜爾 膠CJ2-3表觀黏均分子量測定結(jié)果
隨pH值增高，瓜爾膠黏度也高。連續(xù)混配是利用非離 子型植物膠先在酸性條件下分散、水合，后在堿性條 件下充分水合增黏，并在堿性條件下與硼交聯(lián)的特 性。由此說明該速溶瓜爾膠在堿性條件下水合速度較 快，因而增黏性能明顯。
3.3壓裂液助劑對增黏性能的影響
按實(shí)驗(yàn)方法三，選用增黏性能最好的亞源HPG、 瓜爾膠原粉與東營金明雙S速溶瓜爾膠-1做比較， 固定旋轉(zhuǎn)磁極子轉(zhuǎn)速，測定瓜爾膠液漩渦消失時間， 見表4。
表4壓裂液助劑對增黏性能的影響
環(huán)境pH值對增黏性能的影響
取東營金明的速溶瓜爾膠，由于瓜爾膠與硼砂_ 般在pH值為8~10之間交聯(lián)，按實(shí)驗(yàn)方法二，測得不 同pH、濃度、時間下的黏度，其結(jié)果見表3。
由表4可看出，壓裂液助劑可能由于本身呈一定 的弱酸性或弱堿性，使得漩渦消失時間延遲或提前， 根據(jù)3.2中的結(jié)論可大致推斷，該低溫破膠劑呈弱堿 性，影響瓜爾膠增黏性能的因素研究，因而增黏性能較好，助排劑成弱酸性，增黏性能稍 次。總的來說，壓裂液助劑對瓜爾膠的增溶性能影響 不大，以上瓜爾膠在3min內(nèi)的水合速度均可達(dá)到交 聯(lián)的要求。
3.4攪拌時間對增黏和交聯(lián)性能的影響
按照實(shí)驗(yàn)方法四，以東營金明瓜爾膠原粉、雙S 速溶瓜爾膠-1和亞源HPG，測定不同攪拌時間下的 交聯(lián)性能，結(jié)果見表5。
由表5可看出，隨著攪拌時間增加，交聯(lián)物的性 能越好。相同的攪拌時間下，增粘性能由好到次依次 為：亞源瓜爾膠、雙S速溶瓜爾膠、瓜爾膠原粉，這與 3.1.3中的增黏速度一致。
4結(jié)論
(l)綜上所述，增粘性能由好到次依次為：CJ2-8 速溶瓜爾膠、亞源瓜爾膠、雙S速溶瓜爾膠、瓜爾膠原 粉，其中CJ2-8速溶瓜爾膠與亞源瓜爾膠的增黏性能 差別不大。
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