纳米二氧化硅改性有机硼交联剂的制备与性能评价

为重复利用有机硼交联剂制备的压裂液,将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅与乙二醇丁醇硼酸酯发生硼酰化反应,制得纳米二氧化硅有机硼交联剂(NSOBCL),对制备条件进行了优化,通过红外光谱仪表征了NSOBCL的结构,研究了NSOBCL和破胶液配制压裂液的耐温抗剪切性。结果表明,制备有机硼交联剂中间体时,N,N-二胺乙基丙酸甲酯单体与表面氨基改性二氧化硅的最佳质量比为54∶1;制备NSOBCL时,硼酸脂与交联剂中间体的最佳质量比为1∶2。红外表征结果表明合成产物与预期结构相符。0.25%羟丙基胍胶与0.3%NSOBCL等配制的压裂液耐温抗剪切性能较好,在80℃、170 s^(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s^(-1)下剪切60 min后的黏度为175 mPa·s;而现场使用的JL-13交联剂无法满足重复使用的要求。     

低渗储层胍胶压裂液交联性能的影响因素及机理探讨

针对非常规储层压裂过程因胍胶压裂液由于耐温性和抗剪切性能差而流变性不易控制问题,依胍胶压裂液特性制备了一类高效纳米ZrO_2交联剂PDH,并配制成PDH-丙烯酰胺接枝胍胶压裂液。以组装的毛细管黏度测量装置探索和分析了纳米PDH交联剂加入量、体系温度、压力及剪切速率对胍胶压裂液黏度和流变指数的影响,并以分子模拟揭示其增稠交联机理。结果表明,30 MPa、175℃和200 s^(-1)剪切50 min可使含0.3%的纳米ZrO_2交联剂的0.35%胍胶压裂液黏度达97 mPa·s,明显优于普通有机锆DDT交联压裂液的74 mPa·s。纳米锆量与体系压力升高使压裂液黏度增加和流变指数降低。4因素中温度和剪切速率对压裂液黏度影响较小,分别降低了39 mPa·s和24 mPa·s,远小于温度和剪切速率对DDT-胍胶压裂液降低的54 mPa·s和37 mPa·s, PDH展现出优异耐温性和增稠性。     

胍胶压裂液高效破胶降解剂体系研究

胍胶压裂液是低渗透油藏水力压裂应用最广泛的压裂液体系,针对其破胶不彻底,残渣、残胶易造成压后储层伤害的问题,通过耐温耐剪切性、破胶液黏度、破胶液残渣含量测试实验,从10种破胶剂、9种降解剂中筛选、优化了胍胶压裂液复合破胶降解剂。并利用凝胶渗透色谱仪和激光粒度仪对胍胶压裂液破胶液中聚合物分子量和残渣粒径进行了测试。结果表明,0.06%(质量浓度)破胶剂P4(过硫酸铵∶亚硫酸钠=9∶1,质量比)+0.009%降解剂M2(BAT-2)为最佳复合破胶降解剂体系,其对应胍胶压裂液耐温耐剪切性测试稳定黏度、破胶液黏度、破胶液中残渣含量分别为103 mPa·s, 1.5 mPa·s和202 mg/L。相对于现用过硫酸铵破胶剂,优化的破胶降解剂体系可降低破胶液中聚合物平均分子量16.0%;减小破胶液中残渣粒径中值21.5%。     

多氨基硼交联剂的制备与性能评价

以多胺化合物和硼酸酯为原料,合成羟丙基胍胶压裂液用有机硼交联剂,通过在交联剂中引入多个含硼交联位点,达到降低压裂液体系中羟丙基胍胶的用量、提升压裂液体系耐温性能的目的。采用FTIR、1HNMR和11BNMR对不同交联剂的结构进行了表征,并分析了反应机理。考察了多胺化合物的种类(二乙烯三胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺-600)、反应物的配比、反应温度和反应时间对产物交联性能的影响,结果表明,当硼酸酯与多乙烯多胺的质量比为3∶2、反应时间为4h、反应温度为150℃时,可以制备性能最优的交联剂BNX-1。评价了BNX-1配制压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能和静态滤失性能。结果表明,以羟丙基胍胶质量分数0.35%、羟丙基胍胶溶液与BNX-1交联质量比100∶0.4配制的压裂液体系,在140℃、170s–1下剪切,120 min后黏度为122 mPa·s;以工业交联剂TCB-1作为对照(以羟丙基胍胶质量分数为0.5%、羟丙基胍胶溶液与TCB-1交联质量比为100∶0.5配制的压裂液体系),在同等条件下剪切,黏度为98 mPa·s。     

钛修饰纳米二氧化硅交联剂及胍胶压裂液研究

γ-氨丙基三甲氧基硅烷与硅酸钠水解制得表面修饰纳米二氧化硅,四氯化钛与表面修饰纳米二氧化硅反应,制得钛修饰纳米二氧化硅交联剂,粒径主要分布在6～11 nm之间,可有效降低羟丙基胍胶用量及残渣含量。配制了纳米二氧化硅交联剂交联的羟丙基胍胶压裂液,羟丙基胍胶浓度为0.35%～0.4%。室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好,在170 s^(-1),150℃下,剪切120 min,粘度102 mPa·s; 120℃下破胶60 min,破胶液粘度2.32 mPa·s;表面张力23.53 mN/m,界面张力0.91 mN/m;防膨率88.56%;残渣含量227 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.63%～15.77%,压裂液耐剪切性能、破胶性能、助排性能、储层保护性能等各项性能良好,满足压裂要求。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能

使用硅烷偶联剂KH550对纳米二氧化硅表面进行化学改性,制得Si O2-KH550,将其与含硼有机螯合物进行反应,制备出纳米有机硼交联剂BC-27。采用FTIR、1HNMR和SEM对交联剂BC-27进行了结构表征,采用高温流变仪、高温高压失水仪对BC-27配制的压裂液进行了性能测试,考察了Si O2-KH550质量分数、稠化剂羟丙基胍胶(HPG)质量分数、交联比(压裂液基液与交联剂的质量比)、pH对压裂液交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温、抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能,以及岩芯渗透率伤害性能。结果表明,w(Si O2-KH550)=0.18%时,制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w(HPG)=0.35%,交联比为100∶0.3,调节pH约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89~225 s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120 min,其黏度仍保持在440m Pa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280 m Pa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面进行化学改性和修饰,制备出一种纳米有机硼交联剂BC-27,采用FTIR、SEM、高温流变仪、高温高压失水仪对交联剂BC-27及其配制的压裂液进行了结构表征与性能测试,考察了改性纳米SiO2含量、稠化剂羟丙基胍胶（HPG）质量分数、交联比（压裂液基液与交联剂的质量之比）、pH值对交联剂BC-27交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能以及岩芯渗透率伤害性能。研究结果表明：w（改性纳米SiO2）=0.18%时制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w（HPG）=0.35%,交联比为100:0.3,调节pH值约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89～225s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120min,其黏度仍保持在440mPa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280mPa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

一种新型水基压裂液酸性交联剂的制备

采用无机锆盐为原料,制备了一种酸性压裂液用交联剂。所合成产物具有低伤害、耐温、延缓交联时间等特点。经过实验,得到最佳反应条件为反应介质是异丙醇的水溶液,m(氧氯化锆)∶m(H2O)∶m(异丙醇)=1∶1.25∶2.5,m(葡萄糖酸钠)∶m(氧氯化锆)∶m(丙三醇)=1∶16∶20,反应温度50～55℃,pH=2,反应时间4h。通过实验研究,由所合成交联剂LY-2与羟丙基瓜尔胶交联得到的压裂液具有良好的性质,交联时间120s,冻胶黏度可以达到524mPa.s,耐温温度170℃,加入2%破胶剂(质量分数15%过硫酸铵)1h后,冻胶黏度可降至1.56mPa.s。     

用于压裂返排液超支化交联剂的合成及其性能评价

以聚乙烯亚胺、乙二醇、多元醇、硼砂为主要原料合成超支化聚氨基硼和四乙烯五胺硼酸酯交联剂,并对产物进行结构表征及压裂返排液重复配液性能测试。将0.35%羟丙基胍胶溶液与合成的聚超支化氨基硼交联剂以100∶0.4交联比交联,形成的压裂液冻胶体系在7 min左右达到压裂液黏度要求,在80℃、170 s^-1连续剪切70 min时压裂液黏度在100 mPa·s左右,满足行业标准要求(黏度>50 mPa·s)。对此过程进行破胶,破胶液黏度最终为3.2 mPa·s,破胶液中的残渣浓度为198 mg/L。与之相比,四乙烯五胺硼酸酯交联剂体系不能满足返排液的配液要求。用破胶后的压裂返排液再次进行配液,将温度设置到80℃、170 s^-1不间断剪切70 min,将压裂液中的黏度调整至50 mPa·s以上,破胶液黏度为3.4 mPa·s。该交联剂使压裂返排液能重复利用。这对节约水资源、降低环境污染具有广阔的工业化前景。     

压裂用螯合剂的开发及现场应用

低浓度胍胶压裂液在油田现场配制过程中,由于配液水矿化度较高,在添加交联促进剂后发现压裂液由透明变成白色,静置后出现分层的现象.经分析认为氢氧化镁沉淀,OH-对氢键的破坏等因素共同作用,导致了低浓度胍胶压裂液的分层问题.针对低浓度胍胶压裂液在高矿化度水中配制出现的问题,研究开发了螯合剂AO-1,有效解决了压裂液分层的问题,有效改善了低浓度胍胶压裂液的交联性能和耐温耐剪切性能,能满足现场施工的要求.     

瓜尔胶的改性及其透光性能研究

瓜尔豆片为原料,经羟丙基提纯后阳离子改性,得到透明性较好的阳离子瓜尔胶（CGG）。经分析碱法水解除蛋白质最优工艺为：豆片25g,NaOH5g,98℃下反应3h：蛋白质去除率为98．24％,透光率达77％。羟丙基化较优工艺为：环氧丙烷8mL。60℃反应4h;羟丙基取代度为0．2650,透光率为89％e阳离子化最优工艺为：醚化剂10mL,60℃反应3～5h,取代度（DS）为0．1701,透光率达97％。用IR对产蹦结构进行了表征,用TG和DSC对瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶和阳离子瓜尔胶的对比研究表明,接枝的阳离子基团对瓜尔胶的相态稳定温度有影响,阳离予瓜尔胶的水分含量和结合水含量有所降低,利于储存。此产品用于对透光率要求较高的领域。     

木薯淀粉-瓜尔胶复合膜的制备及性质研究

研究木薯淀粉与瓜尔胶、木薯淀粉与阴离子瓜尔胶的复合膜,淀粉含量为复合基质量的100%、80%、60%、40%和20%制成复合膜,对膜的性质用红外、热重以及扫描电镜分别表征,对膜的力学性能、水蒸气透过率和吸水性能测试。分别以强度和伸长率为指标得出最优的复合膜配比。以强度为指标的最优复合膜成分：淀粉为80%,瓜尔胶为20%,得到样本1-2与原淀粉膜相比强度提高50%,伸长率下降30%,水蒸气透过率下降15.8%,吸水率几乎没有变化。以伸长率为指标的最优膜成分：淀粉80%,阴离子瓜尔胶20%,得到样本2-1与原木薯淀粉膜相比伸长率提高了142%,但强度降低了22%,水蒸气透过率下降了5.4%,吸水性降低了5.5%。成膜条件为：淀粉糊化温度为95℃,反应时间0.5 h,烘干温度为50℃。     

瓜胶及其衍生物在药物控制释放领域的研究进展

介绍了官能团衍生化、接枝共聚、交联等瓜胶衍生物的制备方法及影响因素、瓜胶及其衍生物在药物控制释放领域的应用现状,并指出改性瓜胶具有比原粉更好的药物控制释放效果,因此经过配方设计,瓜胶及其衍生物有望成为药物控制释放尤其是靶向结肠给药领域的理想载体。     

Comparative studies on the flocculation characteristics of polyacrylamide grafted guar gum and hydroxypropyl guar gum

The synthesis of two polysaccharide‐based graft copolymers with acrylamide, guar gum grafted polyacrylamide (GG‐g‐PAM) and hydroxypropyl guar gum grafted polyacrylamide (HPG‐g‐PAM) is described. The graft copolymers have been characterized by viscometry, infrared spectroscopy and thermal analysis. The flocculation characteristics of the graft copolymers have been studied in kaolin, iron ore, and silica suspensions. For the base polysaccharides guar gum (GG) and hydroxypropyl guar gum (HPG), it is observed that GG exhibits better performance than HPG in all three suspensions. For the graft copolymers, HPG‐g‐PAM shows better performance than GG‐g‐PAM. The flocculation characteristics of the best performing graft copolymer (HPG‐g‐PAM) are compared with various commercially available flocculants in the three suspensions mentioned above. © 2001 Society of Chemical Industry     

瓜尔胶在乳胶涂料中的应用

介绍了瓜尔胶在内、外墙乳胶涂料中的应用情况.表明加入瓜尔胶的乳胶涂料的耐老化性能、耐洗刷性及储存稳定性均得到改善,并可节约生产成本,值得推广.     

瓜尔胶改性方法研究进展

本文综述了瓜尔胶的结构和性质,重点介绍了化学改性研究方法方面的研究进展。     

新疆油田瓜尔胶产业链发展

介绍了2001年以来新疆油田瓜尔胶产业链发展历程,对种植和加工之中的重点阶段、工序和设备进行了说明。新疆油田以专业公司金豆公司为主,采用公司+基地+农户的订单农业运行机制,在农业技术部门技术指导下,使瓜尔豆种植得以顺利进行。2003年配套建成了3000t/a的瓜尔胶厂,满足新疆油田油气增产的需要。     

On the one‐phase state of aqueous protein‐uncharged polymer systems: Casein‐guar gum system

Although the majority of biopolymers are incompatible in water, systems containing casein molecules and a neutral polysaccharide (guar gum galactomannan) showed phase separation only at an ionic strength above 0.09–0.2. Static light scattering, circular dichroism spectroscopy, velocity sedimentation, viscosimetry, phase analysis in different solvents, and Rosenberg's method were used to estimate the effect of polymer–solvent and polymer–polymer interactions on the phase state of casein‐guar aqueous systems. Different solvent conditions were used to try to clarify the nature (electrostatic or nonelectrostatic) of the interaction between the two macromolecular species. Data obtained show that the dominant mechanism controlling the single‐phase state at low ionic strength (below 0.01) involves the formation of water‐soluble weak interpolymer complexes, which may be destroyed by increasing ionic strength. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 71: 471–482, 1999     

Synthesis and characterization of grafted carboxymethyl guar gum

Graft copolymers of carboxymethyl guar gum (CMGG) and polyacrylamide (PAM) have been synthesized by grafting polyacrylamide chains onto carboxymethyl guar gum backbone using a ceric‐ion‐induced solution polymerization technique. By varying the amount of initiator, three different grades of graft copolymers are synthesized. The characterization of graft copolymer is carried out by FTIR, NMR, intrinsic viscosity measurement, SEM, SLS, DTG, and rheology. A comparison of flocculation efficiency of CMGG and its graft copolymer shows that the graft copolymer exhibits better flocculation performance. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

瓜尔豆胶在内墙腻子中的应用研究

瓜尔豆胶是从豆科植物瓜尔豆提取、制得的一种物质,能充分溶解于水,并达到最大黏度。其应用于内墙腻子,经试验测试,不但不含甲醛等有害物质,并可直接使用,不须现场调配,更其性价比远远超过传统腻子。