羧甲基香豆胶|济源市天诚化工有限公司

井下压裂助剂

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羧甲基香豆胶

羧甲基香豆胶产品说明书

一、前言

香豆原产西非,学名葫芦巴,适应性较广,在我国北至黑龙江,南至江苏、湖北等省都有种植,香豆种子中分离出的内胚乳,经加工后得到的胶粉称之为香豆胶。这是一种水溶性植物胶,被广泛应用于石油开采、纺织印染等行业中。在石油工业中用做压裂液,该压裂液主要特点是水不溶物低,增粘性能好

香豆胶是线状半乳甘露聚糖,属于非离子型高分子。在结构上,以β-1, 4键相互连接的D-甘露糖单元为主链,不均匀地在主链的一些D-甘露糖单元的C6位上再连接了单个D- 半乳糖(β- 1,6) 为支链,其半乳糖与甘露糖之比约为11. 8,简化为12

香豆胶根据水溶性能可分成两部分,水溶性部分和水不溶性部分。水溶性部分含量为65-68%,主要是半乳甘露聚糖胶,是工业上使用的有效部分。水不溶性部分含量为24-28%,主要是由分子量较大的半乳甘露聚糖胶和少量的粗纤维、蛋白质、脂肪、灰分等组成。

香豆胶具有很好的水溶性和增稠性,但原粉往往具有下述的缺点:不能快速溶胀和水合,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长期保存等。这些缺点使香豆胶的应用受到很大限制,因此需要改变其理化特性,使其被更加广泛应用。

香豆胶半乳甘露聚糖中的单糖分子量平均为162,平均每个单糖有三个活性羟基,尤其是存在一个反应活性较高的伯羟基,使其有可能发生各种酯化、醚化和氧化反应,制备成各种酯、醚衍生物或氧化物。由于香豆胶本身存在着一定的缺点,为此,我们对香豆胶进行了改性。

二、香豆胶的改性

香豆胶进行化学改性是指在一定条件下,使香豆胶与某种化学试剂发生反应,在其分子中引入化学基团,生成一种衍生物,从而提高亲水性,使溶胀速度加快,降低水不溶物。针对香豆胶进行化学改性的方法主要有以下几种:羧甲基化、羟乙基化、羟丙基化、羟羧基化或羧羟基化等,上述化学反应主要通过醚化作用进行的,目前工业上所有重要的香豆胶衍生物都由醚化作用生成。参与反应的化学药剂在聚糖分子中取代羟基的氢,形成醚的结构,药剂称为醚化剂,化学反应称为醚化作用。

三、香豆胶的应用

1、石油工业

羧甲基香豆胶等香豆胶衍生物,经过化学改性,具有许多优点,水不溶物及残渣较香豆胶粉有大幅度降低,用于油田水基压裂液、浓浆添加剂能有效地降低对地层的污染, 且抗高温性好, 稳定性强。由羧甲基香豆胶制成的压裂液具有低伤害性,可减少压裂液残渣对地层及导流裂缝的伤害。

2、食品工业

因能提高食品粘度或与食品形成凝胶,香豆胶可用作食品添加剂,使食品获得所需的形状和硬、软、粘稠等各种口感,利用酶提高了M /G值的香豆胶可望取代槐豆胶等M /G值较高的天然多糖胶。

3、纺织工业

由香豆胶衍生物制成的印花糊料较传统的印花糊料具有更优的性能。如良好的流变性。不易结在刮刀口上。印花刀疵较少。渗透性好。印花表面匀染性好。成糊率高。洗涤性好。保水性能好。羟甲基香豆胶可用作纺织工业中纱线上浆、织物上浆和印染的高原料。

4、化妆品工业

香豆胶等作为功能性化妆品添加剂, 具有增稠调理等功能,广泛用于护发护肤用品。香豆胶用于牙膏粘合剂, 可以改变牙膏的流变性能及外观。

此外,香豆胶还用做许多药物的载体, 用酶控制香豆胶的扩散系数,可达到对药物的控制释放。较之无机絮凝剂,由香豆胶及其衍生物制成的絮凝剂效率要高得多。因能有效增稠硝酸盐溶液,香豆胶及其衍生物已成为塑胶炸药的基本成分。

总之,由于其独特的性能,香豆胶及其衍生物目前已作为增稠剂、稳定剂、起泡剂、絮凝剂等而广泛用于食品、纺织、医药、石油、造纸、炸药、化妆品等领域。

四、油田用改性香豆胶性能

目前国内外使用的压裂液有很多种,主要有亚博2010压裂液、水基压裂液、酸基压裂液,乳化压裂液和泡沫压裂液。其中水基压裂液应用比较广泛。

水基压裂液是以水为介质,添加稠化剂、交联剂、破胶剂等多种添加剂组成,具有良好的综合性能,即低摩阻、低滤失、耐高温、强携砂能力、易破胶和货源广、成本低、安全、可操作性强等特点。水基压裂液仍是国内外压裂液的主体,占国内压裂液的95%以上。

目前应用较多的水基压裂液稠化剂主要有羧甲基香豆胶、香豆胶、田菁胶、皂仁胶等。与其它植物胶相比,羧甲基香豆胶性能较好优于田菁胶、皂仁胶及其改性产品等。羧甲基香豆胶具有较低摩阻特性,是良好的减阻剂,通过交联,可形成低摩阻的压裂流体。

香豆胶及羧甲基香豆胶的主要性能指标见下表。

表 1. 香豆胶及羧甲基香豆胶的主要性能指标

项目

香豆胶

羧甲基香豆胶

细度(120目)

99.0

99.0

pH

7.0

7.0

含水率

6-8

6-8

表观粘度(30 170S-1mPa.s

120-138

110-125

水不溶物%

18-20

4-6

五、产品包装、运输、贮存

采用三合一包装袋包装,放于通风阴凉处贮存。