Разработанный в начале 1970-х годов гидроксипропилгуар(HPG) становиться наиболее широко используемым загустителем технологических жидкостей (ТЖ) при разрывах на водной. HPG получается реакцией пропиленоксида с молекулой гуара, что дает более температурно стабильный, до некоторой степени более вязкий полимер. продукты гуара обычно дают негидратирующий остаток в пределах 8-12%, HPG – 1-4%.
Гидроксипропилгуар
5. Биополимеры
В начале 60-х годов успехи биотехнологии обеспечили широкое применение микробных полисахаридов, часто называемых биополимерами, и промывочных жидкостей на их основе.
Биополимеры в настоящее время находят применение в нефтяной промышленности при добыче нефти в качестве загустителей закачиваемой воды при заводнении, а также в качестве регуляторов структурно-механических свойств буровых растворов и жидкостей глушения, причем как было установлено, по своим технологическим свойствам они существенно превосходят синтетические полимеры.
Уникальные биологические и реологические свойства водорастворимых полисахаридов во многом определяются свойствами упорядоченного строения их цепей в растворах. Такие высокополимеры имеют как первичную, так и высшие пространственные структуры. Это обусловлено внутримолекулярными взаимодействиями, среди которых основную роль играют водородные связи и комплексообразование.
Биополимеры характеризуются высокой загущающей способностью, а их растворы – сильно выраженными псевдопластичными свойствами при малой концентрации полимера. Биополимеры устойчивы к действию солей.
Недостатки: 1) ограниченная термостойкость (до 120ºС); 2) подвержены ферментативному разложению, поэтому требуют применения реагентов, препятствующих этому процессу.
Первичная структура ксантана
Основная цепь ксантана (кор) построена аналогично целлюлозе (1-4-β-глюкопираноза), а в ответвлениях кора - трисахарид, состоящий из β-D-маннозы, β-D-глюкуроновой кислоты и α-D-маннозы. Остатки глюкуроновои кислоты и кислые пировиноградные группы придают молекулам ксантана анионный характер.
Молекулы ксантана в водных растворах склонны к самоассоциации и с повышением ионной силы раствора или концентрации полисахарида формируется гель. Он представляет собой трехмерную сетку, образованную из двойных спиралей ксантана, связанных межмолекулярными водородными связями. Уже при концентрации полисахарида 0,1% вязкость системы возрастает на порядок, а при 1,0% - в водном растворе формируется гель.
