聚羧酸新型高效固体减水剂的合成研究

2020年06
月
当考虑气候因素。

有些气井由于地理位置较为偏远，无法连接电源、水源，对这些气井实施增压开采需要考虑对外来电源、水源要求较低或能够不依靠外来电源、水源，安装、维修简单的增压设备。

因此在选择增压设备时，必须根据天然气气田增压开采的特点来进行，在某些特殊情况下，为了保证增压气井生产的稳定性，需要对井内增压、输送过程的增压设备等进行合理的选择与改造。

2.4气田与压缩机工况的协调性
对气井实施增压开采需要根据气井的实际生产情况来进行，由于气井进口的压力值、井内的实际情况、天然气的运输状况都不是固定不变的，面对这种动态的变化，对压缩机的型号、数量等的要求也存在差别。

因此在压缩机的选择上，需要根据具体的情况做出调整，保证压缩机工况能够与气田的开采状况相协调，以此来保证增产效果。

尤其是一些生产变化较大的气田中，可以对转速、压缩缸余隙等部件的调整来调整工况，来满足气田集输采气的变化情况。

比如当气田的气水率相对较高时，需要通过备用机组来预防气田的变化。

对开采过程实时监控，是为了对增压开采情况进行及时的调整，能够确保压缩机工况与开采工艺相适应。

只有增压开采工艺的应用达到最优值，才能够保证气田开采的经济效益达到最高。

2.5应用优化
对于天然气增压开采工艺的应用效果，可以通过一定的方法进行优化，保证后续作业的顺利进行。

如在页岩气气田的开采中，可以通过计算非线性方程的方式来将增压开采技术进一步优化，保证各个目标值的组合解能够达到最优值，从而保证气井开发后期开采效果的最大化。

在天然气增压开采工艺技术的具体应用中，应当在工艺的应用基础上，根据气井的特点来进行应用优化，使其更适应天然气开采的具体情况。

3结语
天然气能源的需求量在不断上涨，但随着气田开采的不断进行，气井资源量将逐渐降低至最低可采储量，为了进一步提高气井的采收率，必须要通过增压开采设备的应用来使气田的工况重新满足开采标准。

通过对增压开采工艺的应用进行研究，对如何达到应用的最优值进行分析，可以有效提高相应气田的采收率，保证我国清洁能源的供应。

参考文献：
[1]赵鹏.浅谈气田气井开采工艺技术[J].化学工程与装备,2019(02):60-61.
[2]邵林峰,孙晗森,陈仕林,徐兴臣,张国铎.煤层气田开采后期地面集输增压方式优化[J].能源与环保,2018,40(06):157-161.[3]郭显赋.低压低产气井增压开采技术[J].石化技术,2018,25(06):85.
[4]崔国彪,张翼,郝振鹏,刘宗涛.凝析气田开采后期工艺改造方案的选择[J].天然气技术与经济,2014,8(03):37-40+78.[5]马国光,崔国彪,张锋,曹洪贵.凝析气田开发后期处理厂
工艺改进[J].石油与天然气化工,2013,42(04):325-330.
作者简介：黎琴（1991-），女，助理工程师，硕士，硕士期间研究方向为油气田勘探，现从事页岩气开采相关工作。

项目资金来源：国家重大科技专项（编号：2016ZX05060）
聚羧酸新型高效固体减
水剂的合成研究
李树亮（胜利油田德利实业有限责任公司，
山东德州251507）
摘要：文章以异戊烯醇聚氧乙烯醚单体为主要原材料，制备了一种新型高效固体减水剂，并就其制备合成工艺展开分析。

研究结果表明：在底料中添加单体质量10%的去离子水，升温至75℃时，开始按照2:1:1的规格，三次投放引发剂，同时分别滴加丙烯酸及Vc 水溶液，滴加完毕后升温至95℃，保温熟化2h ，由此法制得的聚羧酸新型固体减水剂不仅反应充分、有效固含量高、水溶性好，而且性能优良、便于运输。

关键词：固体减水剂；聚羧酸；合成工艺；性能
0引言
聚羧酸减水剂凭借其绿色环保、用量少、效果佳、经济合
理，且对混凝土强度、耐久性、和易性具有良好的改善作用等优势，已成为目前国内外市场用量最大的混凝土外加剂。

但传统聚羧酸减水剂多为液态，其有效固含量多为10%～50%，这给材料的运输带来极大不便，基于此，探究新型固体聚羧酸高效减水剂成为当前公用固体减水剂研究的主要方向[1]。

目前市场上存在的聚羧酸固体减水剂，不但生产工艺繁琐，而且反应不充分、转化率较低，致使所得产物有效固含量低，性能远逊色于同等掺量的液体聚羧酸减水剂，故而有必要就其制备工艺进行再次优化并提升其性能。

本文就聚羧酸新型高效固体减水剂得合成工艺展开分析。

1聚羧酸新型高效固体减水剂合成工艺
1.1原材料及仪器设备
主要原材料有有异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙稀酸、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、42.5普通硅酸盐水泥等，均为工业级。

试验设备有BQ80S+FZ10型蠕动泵、NJ-160净浆搅拌机、凝胶渗透色谱仪等。

1.2聚羧酸新型高效固体减水剂合成与检测
制备思路为：底料加定量去离子水，并在偶氮二异丁腈中混入过氧化苯甲酰材料进行引发，然后通过戊烯醇聚氧乙烯醚与丙烯酸聚合而得。

研究底料加水量、反应温度、引发剂投放次数及反应时间对试验的影响。

合成过程中，根据实际需要取样，依据GB /T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行水泥净浆流动度的检测，分析各试验因素对反应的具体影响。

最终所得产物，依据GB 8076-2008《混凝土外加剂》进行混凝土性能指标的检测，对其实际应用性能进行具体评判。

2聚羧酸新型高效固体减水剂制备质量影响因素
2.1底料添水
本次制备过程中，于底料中加入不同剂量的去离子水，通
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过水泥净浆实验检测原材料聚合反应的速率。

在反应物底料中加入适量水分后，水泥净浆流动度会有所上升，这表明于原材料中加入一定水分，能保证原材料前期分散能力，提升减水性能。

底水加入量为10%时，其净浆流动度最突出，随着添水量的增加，净浆流动度趋于平缓，即在固体减水剂纸杯中，将底水加入量控制在10%即可。

2.2滴加反应温度因素
本实验引发剂材料为两种，分别为偶氮二异丁腈与过氧化苯甲酰，将两者质量比设定为7:3，然后对其动力学参数进行分析（见表1）。

表1引发剂分解动力学参数
引发剂偶氮二异丁
腈过氧化苯甲
酰
溶剂甲苯苯
分解活化性能（kj/m ol ）128.4124.3
温度℃
T 1/2=1h 7992
T 1/2=10h 5871
固体减水剂制备过程中，要确保固体减水剂的分散性能的
最优控制，需结合引发剂得分组情况进行聚合温度选择。

有由表可知，采用偶氮二异丁腈与过氧化苯甲酰复合引发时，需将聚合反应温控制在75～95℃范围之内，但基于两种引发剂比例因素，需将其范围进行一步扩大，本实验设定引发温度范围为65～95℃，研究发现，在65℃时，引发剂开始作用，此时净浆流动度偏低，当温度低达到75℃时，净浆流动性达到峰值，为最优引发温度，故可在75℃条件下进行引发，并确保材料进行聚合反应。

但温度超过75℃时，净浆流动速度趋于平缓，并且在95℃时，净浆流动速度开始下降，可将其作为熟化温度[2]。

2.3引发剂投放次数
经研究得知：采用一次性引发剂投放方法时，净浆实验结果较差；当投放次数达到3次时，净浆的流动度达到了峰值（见图1）。

持续增加投放次数时，净浆的流动度虽然仍有增加，然其流动度增长幅度有限；当投放次数超过5次时，继续增加投放次数也并不能提高聚合产物的分散能力与保坍能力，基于生产实际，确定引发剂最佳投放次数为3次。

2.4反应时间
其一为小单体滴加时间；其二为熟化时间。

丙烯酸小单体溶液的滴加时间是固体聚羧酸固体减水剂合成的关键因素之一[3]。

当滴加时间处于1h 时，不论是净浆初始流动度还是其变化趋势，均处于与较小的范围内，这与原材料处于高浓度环境具有较大关系。

受高浓度环境影响，材料粘度较大，当滴加时间较短且滴加速度较快时，会造成瞬间单体浓度过高。

随着时间的延长，丙烯酸滴加总量持续增多，净浆的流动性不断增大，并且当滴加时间处于2.5h 时，净浆的流动度最高，这表明引发剂作用得到了最大效果发挥。

3聚羧酸新型高效固体减水剂性能检测
混凝土是建筑工程中使用量最大，用途最为广泛的一种建筑材料，同时也是评价减水剂性能的重要指标依据，对比市场液体减水剂及聚羧酸新型高效固体减水剂性能。

在用水量基本相近的情况下，制备同等级强度水泥时，聚羧酸新型高效固体减水剂用水量与传统液体减水剂水用量基本相近，然外加剂的用量明显较少，在减水效果基本相近时，其在坍落度、抗压强度等方面具有较为突出优势。

4结语
在聚羧酸新型高效固体减水剂合成过程中，需注重以下要
点把控：其一，准备充足底料后，需添加聚醚大单体质量10%的去离子水，同时需保证聚合反应时间控制在75℃。

其二，在合成温度管理中，需将聚合反应温度控制在75℃，而熟化温度控制在95℃。

其三，需按照3次投放标准投放引发剂，同时分别滴加丙烯酸及Vc 水溶液，并保温处理2h 。

参考文献：
[1]周普玉.新型聚醚EPEG 常温制备聚羧酸系高性能固体减水剂及其性能研究[J].新型建筑材料,2019(4):113-116.
[2]钟丽娜.抗泥型聚羧酸固体减水剂的合成及性能研究[J].新型建筑材料,2018(5):41-44.
[3]孙俊丰.聚羧酸高效固体减水剂在抗冻混凝土中的应用[J].水运工程,2019(S1):87-93.
图1引发剂投入次数与净浆流动度
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