AM/AMPS/DMDAAC/OAM水溶性疏水缔合两性共聚物的合成及其性能

以十八醇为原料,制备了长链疏水单体N-十八烷基丙烯酰胺(OAM);以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、OAM为单体,合成了水溶性疏水缔合两性共聚物AM/AMPS/DMDAAC/OAM。利用1H NMR,FTIR,DTA-TG手段研究了共聚物的结构和热稳定性,考察了OAM疏水单体含量、共聚物含量、AMPS含量、温度、剪切速率以及NaCl含量对共聚物溶液表观黏度的影响。实验结果表明,当OAM摩尔分数为1.0%、AMPS摩尔分数为25%、共聚物质量分数为2.5%时,共聚物溶液的增黏性能很好,溶液的表观黏度可达1 648 mPa·s。将疏水基团和两性离子同时引入分子链中,提高了共聚物的耐温抗盐和耐剪切性能,可作为三次采油的驱油剂。     

离子型疏水缔合共聚物的分子复合

 通过丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BST)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)阴离子共聚物(PASA)与丙烯酰胺(AM)/ BST/二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)阳离子共聚物(PBAD)的分子复合,得到复合型疏水缔合聚合物驱油剂PASA/PBAD。溶液表观黏度测试和AFM结果表明,反电荷的静电相互吸引作用能加强疏水基团的分子间缔合作用,形成流体力学体积巨大的缔合结构,使得当PBAD/ PASA复合聚合物中PBAD质量分数分别为15%和90%时,其质量浓度为2 g/l的水溶液和NaCl溶液（NaCl浓度为1.026 mol / l）的表观黏度分别为3561和227 mPa.s,远高于相同质量浓度PBAD和PASA单组分的水和NaCl溶液的表观黏度。在NaCl浓度更高 (1.710 mol/l)时,PASA/PBAD 的NaCl溶液的表观黏度仍能达到201 mPa.s,显示了其良好的抗盐性。复合聚合物溶液的耐温和抗剪切性能也得到了明显的提高。     

孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N，N-二正丁基丙烯酰胺共聚物水溶液的粘度行为

采用先加碱共聚-共水解法合成了孪尾疏水缔合性丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二正丁基丙烯酰胺共聚物[P(AM/NaAA/DiC_4AM)]。当x(疏水单元)=0.2%～5.0%时,P(AM/NaAA/DiC_4AM)在1 mol/L NaNO_3溶液中的特性粘数[η]为1.720～0.330 L/g、Huggins常数值为0.375～3.894。P(AM/NaAA/DiC_4AM)在矿化度为19.334 mg/g盐水溶液中的表观粘度随疏水单体用量的增加而增加,随温度、剪切速率的增加而降低；在离子强度为2.26～4.88 mmol/kg的NaCl水溶液和离子强度为0.21～0.528 mmol/kg的CaCl_2水溶液中,P(AM/NaAA/DiC_4AM)水溶液出现盐增粘现象,且疏水单体用量越高,盐增粘效应越显著。当p (十二烷基硫酸钠)=0～0.7 g/L,p(溴化十六烷基三甲基铵)=0～0.014 g/L时,对P(AM/NaAA/DiC_4AM)水溶液的表观粘度没有明显影响。     

新型两亲丙烯酰胺共聚物的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),N,N-二烯丙基油酰胺(DNDA)和1-(2-羟丙基磺基)-2-丙烯酰胺基吡啶内盐(Py SA)为原料,合成了一种具有两亲性的丙烯酰胺共聚物AM/AA/DNDA/Py SA。1 000 mg/L共聚物溶液表观黏度达到424.6 mPa·s;当剪切速率达到1 000 s-1时,2 000 mg/L共聚物溶液的表观黏度为20.6 mPa·s;在170 s~(-1)且120℃时,溶液表观黏度高达32.8 mPa·s,黏度保留率为54.9%;溶液中NaCl的加量为12 000 mg/L时,聚合物表观黏度为27.2 mPa·s;70℃,模拟地层水矿化度19 589 mg/L时,2 000 mg/L的共聚物溶液可提高模拟原油采收率10.40%。     

四元两性疏水缔合聚合物的聚合流变动力学与聚合物溶液流变性研究

采用自由基溶液聚合法,以丙烯酰胺（AM）、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵（CDAAC）为原料合成了四元两性疏水缔合聚合物（（Poly（AM/AMPS/DMAM/CDAAC）简称PAADC）,考察了聚合反应过程中体系弹性模量和黏性模量随时间的变化关系,首次建立了流变动力学方程来描述聚合反应过程中弹性模量变化。对PAADC和三元水溶性聚合物（Poly（AM/AMPS/DMAM）,PAAD）溶液流变性研究表明,PAADC的临界缔合质量浓度约为2.5 g/L;在温度30℃、剪切速率70 s^-1下,浓度6 g/L 的PAADC溶液黏度是相同浓度PAAD溶液黏度的3 倍多。与PAAD相比,PAADC具有更好的耐温、耐剪切性、显著的黏弹性和触变性;共转Jeffreys 模型可表征两种聚合物溶液的剪切流动曲线。图8 表2 参19     

耐温抗盐聚合物PAMA的表征及溶液性能研究

合成了新型单体4-烯丙基庚烷基苯酚（AHP ）,然后以丙烯酰胺（AM）为主要原料、引入单体AHP,同时引入适量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）,采用水溶液自由基胶束聚合法合成了疏水缔合AM-AMPS-AHP三元共聚物（PAMA）。利用1H-NMR和FT-IR分别对AHP和PAMA进行表征。考察AHP加入量、聚合物浓度、NaCl浓度和温度对共聚物溶液黏度的影响。结果表明,引入AHP单体使共聚物具有优良的增黏和抗盐能力,含AHP（摩尔分数为1.0%）、质量浓度为1 500 mg/L的 PAMA溶液在53 ℃、20 000 mg/L NaCl盐水中的黏度达到178.6 mPa?s,在90 ℃、7 000 mg/L NaCl盐水中的黏度达到110.8 mPa?s,显示出良好的耐温、抗盐性能。     

疏水缔合聚合物的合成与溶液性能评价

以二烯丙基甲基十六烷基溴化铵（C16DMHB）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）在水溶液中通过自由基聚合合成了疏水缔合聚合物,采用红外光谱对合成的聚合物进行了结构表征.最佳反应条件为：疏水单体C16DMHB的摩尔含量为0.4％,AMPS的摩尔含量为15％,单体总质量为20％,引发剂用量为2.5％（以单体的总质量计）最佳反应温度为45℃,最佳pH值为7～9.研究表明,聚合物的临界缔合浓度在1.8 g/L左右,扫描电镜表征了溶液的微观结构,溶液表观粘度随温度升高而降低,表现剪切稀释性.     

耐温抗盐聚合物PAMA的表征及溶液性能研究

合成了新型单体4-烯丙基庚烷基苯酚(AHP),然后以丙烯酰胺(AM)为主要原料、引入单体AHP,同时引入适量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),采用水溶液自由基胶束聚合法合成了疏水缔合AM-AMPS-AHP三元共聚物(PAMA)。利用1H-NMR和FT-IR分别对AHP和PAMA进行表征。考察AHP加入量、聚合物浓度、NaCl浓度和温度对共聚物溶液黏度的影响。结果表明,引入AHP单体使共聚物具有优良的增黏和抗盐能力,含AHP(摩尔分数为1.0%)、质量浓度为1 500mg/L的PAMA溶液在53℃、20 000mg/L NaCl盐水中的黏度达到178.6mPa·s,在90℃、7 000mg/L NaCl盐水中的黏度达到110.8mPa·s,显示出良好的耐温、抗盐性能。     

疏水缔合水溶性聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基十二胺)水溶液的粘度行为

采用前加碱二元胶束共聚-共水解法合成了三元疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基十二胺)[P(AM/NaAA/DiAC_(12))],研究了其水溶液的粘度行为。当x(DiAC_(12))=0．10%～0．40%时,在30℃、1 mol/L NaCl溶液中,其特性粘数[η]、Huggins常数K_H、粘均相对分子质量(?)分别为16．38～19．45 dL/g,0．214～0．394和8．36×10~6～10．36×10~6g/mol;K_H小于0．8,表明其分子内缔合作用较弱。P (AM/NaAA/DiAC_(12))在矿化度为19 334μg/g,盐水溶液中的表观粘度随疏水单体用量的增加而增加,随温度、剪切速率的增加而降低。在NaCl、CaCl_2的离子强度分别为1．26×10~(-3)～4．88×10~(-3)和1．07×10~(-4)～5．28×10~(-4)mol/kg的水溶液中,P(AM/NaAA/DiAC_(12))水溶液出现盐增粘现象,疏水单体用量越高,盐增粘效应越显著。     

页岩压裂用减阻、携砂双功能结构聚合物的动力学分析及制备

为改善压裂液在页岩储层缝网体积压裂前端摩阻大、尾端黏度低的问题,基于分子动力学模拟不同碳链长度孪尾单体的空间位阻、聚合物均方末端距和均方位移。以甲基丙烯酸月桂酯（LMA）、丙烯酰胺（AM）、N,N-二正十二烷基丙烯酰胺（DiC¹² AM）为原料,通过胶束聚合方法制备聚合物LMA-DiC¹²AM-AM（LAD）,并对其结构进行表征。利用流变仪和摩阻仪等研究LAD溶液的流变性、减阻性和携砂性。结果表明,DiC¹²AM单体的空间位阻较小、分子链柔顺性和束缚水分子的能力好,减阻潜力大。LAD具有良好的剪切稳定性（黏度大于75 mPa·s）、剪切恢复性和携砂性,可耐温60 ℃,降阻率达67.4%。聚合物LAD兼具减阻和携砂两种性能,与模拟结果基本一致。