影响瓜尔胶增黏性能的因素研究：
影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，研究了影响瓜尔胶增黏性能的几个因素，认为瓜尔胶分子分支程度越高，水溶速度就会加快，黏度就会提高；碱性条件 下，瓜尔胶的水合速度增大，瓜尔胶液黏度也随之增加；压裂液助剂对瓜尔胶增黏性能有略微的影响，增黏速度与助剂的酸碱性有 关；搅拌时间越长，瓜尔胶的交联性能越好，较好的HPG在搅拌3min后交联挑挂性能非常好，其中瓜尔胶平均分子量对增黏性能 的贡献最大。对不同厂家样品的增粘性能分析结果由好到次排序。
主题词瓜尔胶速溶瓜尔胶增黏性能
1引言
目前，随着油田高效开发技术的发展和对环境保 护的意识的提高，影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，在压裂工艺技术方面逐步开始出现 了一项新工艺新技术一压裂液的连续混配工艺，由 此工艺而诞生新生产品“速溶瓜尔胶”，在广泛使用 HPG压裂的油田掀起了一场技术性的革命。连续混配 工艺就有着普通瓜尔胶配液所无法比拟的优越性。首 先因为连续混配，节省了大量的存储用的熟化罐；其 次由于可以现配现用，减省了压裂液用助剂杀菌剂的 使用，避免了装液额外使用罐车托运的麻烦；最重要 的是防止了压裂液因过剩而造成浪费和污染环境。
速溶就是溶解速度高于普通瓜尔胶，综合考察多 方面的信息资源，认为速溶瓜尔胶也是经瓜尔胶改性 而成。HPG的合成采用的是相对分子质量大、黏度高 的瓜尔胶做母体，在瓜尔胶分子结构中引入极性亲水 基团羟丙基，使生成的羟丙基瓜尔胶的亲水性提高， 由于增加了分子的分支程度，使其水溶速度加快，黏 度提高，热稳定性增强，防腐贮存性能因此而改善。
瓜尔胶的速溶能力与引入的官能团存在一定的 关系，同时瓜尔胶分子量也影响着瓜尔胶液黏度。本 文对胍尔豆胶原粉、不同厂家的HPG、不同厂家的速 溶瓜尔胶速溶性能分别进行了测定，分析了影响瓜尔 胶速溶、增黏的因素。
2实验部分
2.1实验方法
不同批次的胍尔豆胶原粉、HPG以及速溶瓜尔胶在一 定搅拌速度下搅拌2min，影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，然后室温下置于六速搅拌 仪，以100r/min转速测定每隔0.5min的黏度，由于连 续混配的时间只有约5min左右，因此以该时间为记 录终点；
实验方法二。以等浓度瓜尔胶在pH值分别为6、 7、9.5的条件下以一定速度搅拌50S，然后以100转/ 分转速测定不同pH值下不同时间瓜尔胶原液的黏 度；
实验方法三。选用速溶性能较好的瓜尔胶，测定 其在固定搅拌速度下漩涡消失的时间，并测定其交联 挑挂性能；
实验方法四。选用速溶性能较好的瓜尔胶，在固 定搅拌速度下，测定其不同搅拌时间下的交联挑挂性 能。
2.2实验药品
实验所用HPG均是二级品，厂家分别是亚源、金 珠以及昆山，还有东营金明的瓜尔胶原粉、双S速溶 瓜尔胶-1、双S速溶瓜尔胶-2,长庆CJ2-0速溶瓜尔 胶，超级瓜尔胶；硼砂，格尔木市福利化工有限责任公 司；片碱（NaOH)，丨丨类优等品，哈密双合碱业有限公 司；柠檬酸，工业品。
3实验结果与讨论
3.1不同瓜尔胶的增黏速度测试 3.1.1不同厂家HPG的增黏速度
实验方法一。以等浓度的不同厂家或是相同厂家 羟丙基瓜尔胶，于同等浓度下，按实验方法一。
不同厂家速溶瓜尔胶的增黏速度
取增黏性能最优的HPG和瓜尔胶原粉，与不同 厂家的速溶瓜尔胶做增黏速度对比，于同等浓度下， 按实验方法一，测定的黏度随时间变化如图3所示。
o o o o o
54'3 2 1
0
=:.= 2009.05东营金明 0.45%双S速溶瓜 胶-1
一2009.05东营金明 0.45%瓜胶原粉
—-―2008.12 长庆
◦.斗，％^^^速溶 瓜胶
■« 2008.05 亚源 0.45%HPC
22.533.544.555.5
时间，min
――2009.05东营金明 0.45%双S速溶瓜 胶-2
由此可见，2008.05亚源瓜胶增黏性能最好，起始 黏度和最终黏度都高于其它HPG，昆山瓜尔胶样品只 是略次于亚源的HPG，金珠瓜尔胶与前两者相差相当 明显。金珠的瓜尔胶在不同时间2008年5月和2008 年11月的差别也比较明显，显然前期瓜尔胶质量要 好些，分析其原因可能是因为在生产线上瓜尔胶原粉 所接触的取代物质的几率不一致，或者是瓜尔胶原粉 本身的质量也存在差别所致。
3丄2不同厂家瓜尔胶原粉的增黏速度
由于金珠产的瓜尔胶在短时间内的增黏性能不 是很好，影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，因此将其与不同出处的瓜尔胶原粉，于同等 浓度下，按实验方法_，测定的黏度随时间变化如图 2所示。
♦ 2008年实验室 0.45%瓜胶原粉 样品
-「一2009.05东营金明 0.45%瓜胶原粉样
一2008.05 金珠 0.45%HPG
图3 0.45%的速溶瓜尔胶与原粉、亚源HPG 的黏度随时间变化趋势
从图3可明显看出，长庆的CJ2-8的速溶瓜尔胶 在前4min内增黏速率优于2008.5亚源的HPG，其 4min后增黏效果较亚源瓜尔胶不明显，由此说明速 溶瓜尔胶极有可能为精制的普通HPG，或者是羟丙基 化程度较高或支化链较多的一类含邻位羟基的聚糖 分子。
其次，东营金明产的两个批次的速溶瓜尔胶其增 黏性能明显次于2008.5亚源的HPG。参考该公司技 术人员的说法，2号产品是经过双氧水处理过，而其 中2号产品增黏性能明显低于该厂家的瓜尔胶原粉， 还低于2008年实验室储备的瓜尔胶原粉，见图4。推 断2号产品中的瓜尔胶大分子链可能有部分被双氧 水氧化降解大分子链被打断了，因而水溶液的表观黏 度不够高。
102 2.533.54 4.555.5
时间，min
图2 0.45%瓜尔胶原粉与金珠HPG的黏度随 时间变化趋势
由图2可知，东营金明的瓜胶原粉的增黏性能最
好，而实验室内储存的瓜尔胶原粉（可能为亚源瓜胶
原粉）增黏性能较次；取增黏性能最好的2008.5金珠
产的HPG，其增黏性能还不及2个瓜胶原粉，这说明
2008年的金珠HPG极有可能大部分是瓜胶原粉，或
者是因其它杂质含量较高影响了液体的表观黏度。
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+ 2009.05东营金明 0.45%双S速溶瓜
胶-2
-•一 200年实验室 0.45%瓜胶原粉
022.533.544.555.5
时间，min
图4 0.45%速溶瓜尔胶与原粉的增黏性能对比图
由表1和表2参考的结果来看，当平均分子量低 —个数量级时，影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，基液黏度由27mP.s下降到7.78MP-S shin说明瓜尔胶原液的黏度与其平均分子量有着很大关
系。瓜尔胶分子量越大，黏度越高。
表1 CJ2-3和瓜尔胶压裂液基液表观黏度对 比（30^,170S-1)
稠化剂浓度基液黏度（mP_s)
0.307.78
低分子量瓜尔胶CJ2-3
0.3512.0
0.3027.0
瓜尔胶
0.3536.0
表2瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、低分子量瓜尔 胶CJ2-3表观黏均分子量测定结果
随pH值增高，瓜尔胶黏度也高。连续混配是利用非离 子型植物胶先在酸性条件下分散、水合，后在碱性条 件下充分水合增黏，并在碱性条件下与硼交联的特 性。由此说明该速溶瓜尔胶在碱性条件下水合速度较 快，因而增黏性能明显。
3.3压裂液助剂对增黏性能的影响
按实验方法三，选用增黏性能最好的亚源HPG、 瓜尔胶原粉与东营金明双S速溶瓜尔胶-1做比较， 固定旋转磁极子转速，测定瓜尔胶液漩涡消失时间， 见表4。
表4压裂液助剂对增黏性能的影响
环境pH值对增黏性能的影响
取东营金明的速溶瓜尔胶，由于瓜尔胶与硼砂_ 般在pH值为8~10之间交联，按实验方法二，测得不 同pH、浓度、时间下的黏度，其结果见表3。
由表4可看出，压裂液助剂可能由于本身呈一定 的弱酸性或弱碱性，使得漩涡消失时间延迟或提前， 根据3.2中的结论可大致推断，该低温破胶剂呈弱碱 性，影响瓜尔胶增黏性能的因素研究，因而增黏性能较好，助排剂成弱酸性，增黏性能稍 次。总的来说，压裂液助剂对瓜尔胶的增溶性能影响 不大，以上瓜尔胶在3min内的水合速度均可达到交 联的要求。
3.4搅拌时间对增黏和交联性能的影响
按照实验方法四，以东营金明瓜尔胶原粉、双S 速溶瓜尔胶-1和亚源HPG，测定不同搅拌时间下的 交联性能，结果见表5。
由表5可看出，随着搅拌时间增加，交联物的性 能越好。相同的搅拌时间下，增粘性能由好到次依次 为：亚源瓜尔胶、双S速溶瓜尔胶、瓜尔胶原粉，这与 3.1.3中的增黏速度一致。
4结论
(l)综上所述，增粘性能由好到次依次为：CJ2-8 速溶瓜尔胶、亚源瓜尔胶、双S速溶瓜尔胶、瓜尔胶原 粉，其中CJ2-8速溶瓜尔胶与亚源瓜尔胶的增黏性能 差别不大。
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