聚酰胺-胺树状大分子的合成及其除油性能研究

以乙二胺(EDA)和丙烯酸甲酯(MA)为原料,采用发散法合成了各代聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子,红外光谱分析结果证明合成产物具有目标分子结构。正交实验结果表明,整代PAMAM树状大分子最适宜合成条件为:反应时间24 h,反应温度25℃,n(0.5 G)/n(EDA)1∶8,溶剂甲醇用量20%。采用2.0,3.0代PAMAM树状大分子对工业含油污水进行除油实验,结果表明,3.0代PAMAM的除油效果最佳,优于装置在用进口药剂罗曼哈斯,且在其加剂量为70 mg/L时,除油率达到85.1%,悬浮物质量浓度从138 mg/L降至73 mg/L。     

端羧基改性聚酰胺-胺的合成及其阻垢性能的研究——以长庆油田花子坪区块为例

为解决长庆油田花子坪区块结CaCO_3、CaSO_4垢的严重问题,采用氯乙酸为端基改性剂对1.0代和2.0代聚酰胺-胺树状聚合物进行端羧基改性合成了性能优良的阻垢剂1.0G PAMAM-COONa和2.0G PAMAM-COONa,通过红外光谱(FTIR)、元素分析等方法对其结构进行表征,考察了合成阻垢剂对CaCO_3、CaSO_4的阻垢性能及复配的阻垢剂PNF-2.0G(阻垢剂PNF、2.0G PAMAM-COONa质量比1∶1)对长庆油田化子坪的采出水/现场注入水混配水(质量比1∶1)的阻垢性能,并进行了现场试验。研究结果表明,60℃下,PAMAM-COONa的阻垢效果比聚酰胺-胺(PAMAM)的好、2.0G PAMAM-COONa的阻垢性能比1.0G PAMAM-COONa的效果好,在加药量为20 mg/L时,2.0G PAMAM-COONa对CaCO_3、CaSO_4的阻垢率为95.64%、92.35%,1.0G PAMAM-COONa对CaCO_3、CaSO_4的阻垢率为82.25%、89.36%。在加药量为20 mg/L时,对于97-42采出水/现场注入水的混配水,2.0G PAMAM-COONa和PNF单独使用时的阻垢率分别为75.53%和60.5%,而复配阻垢剂的阻垢率则高达95.56%;对于化100-45采出水/现场注入水的混配水,2.0G PAMAM-COONa和PNF单独使用时的阻垢率分别为38.5%和49.5%,而复配阻垢剂的阻垢率高达98.91%。经现场试验验证,该复配阻垢剂能起到优良的阻垢效果。     

含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂的合成

介绍了含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂(PAMPS)的合成方法,通过正交实验选出最佳合成条件为:单体丙烯酸(AA)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)质量比75:25,次亚磷酸钠用量15%,过硫酸铵用量11%,反应温度102℃,反应时间5h。并将PAMPS阻垢性能与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、次膦酸基聚丙烯酸(PCA)两种常用水处理剂的阻垢性能进行比较,结果表明,当PAMPS浓度10mg/L时,阻碳酸钙垢率达83.73%;当PAMPS浓度3mg/L时,阻硫酸钙垢率达98.32%,均远远高于HEDP和PCA水处理剂的阻垢率。     

聚氧化乙烯改性聚酰胺-胺树状聚合物的合成与表征

以1.0～5.0代聚酰胺-胺(PAMAM 1.0G～5.0G)树状聚合物及聚氧化乙烯-丙烯酰氯大单体(PEO-A)、聚氧化乙烯单甲醚-丙烯酰氯大单体(MPEO-A)为原料,通过双键和伯胺端基的 Michael 加成反应,对聚酰胺-胺(PAMAM)树状聚合物的伯胺端基进行改性,制备了一系列改性 PAMAM 树状聚合物。傅里叶变换红外光谱和核磁共振表征结果显示,改性后的产物中出现了多醚和酯基等特征官能团,证明成功地合成出改性 PAMAM 树状聚合物。热重分析结果显示,由 MPEO-A 改性的2.0代PAMAM 树状聚合物的最高失重温度为400.0℃,高于改性前的2.0代 PAMAM 树状聚合物的最高失重温度(261.2℃),表明改件后 PAMAM 树状聚合物的热稳定性明显提高。     

改性树状大分子W-PAMAM的合成及破乳性能研究

在适宜的工艺条件下合成了支化代为0.5~2.0G的聚酰胺-胺型树枝状系列高分子（PAMAM）,并将2.0G PAMAM与环氧丙烷及环氧乙烷进行烷氧基化反应,制备了具有多分支结构的聚醚类破乳剂W-PAMAM。考察了整代PAMAM破乳剂和改性W-PAMAM破乳剂对水包油（O/W）型模拟原油乳液的破乳性能。实验结果表明,整代PAMAM破乳剂和改性W-PAMAM破乳剂均对O/W型模拟原油乳液有破乳作用,在温度为60℃、破乳时间为120 min、加量为100mg/L时,W-PAMAM对含油5%的O/W型模拟原油乳液的破乳除油率大于90%。     

聚天冬氨酸/L-肌肽接枝共聚物的制备及其阻垢性能

以顺丁烯二酸酐和尿素为原料合成了聚琥珀酰亚胺(PSI),再以L-肌肽为开环介质在碱性条件下对PSI进行开环反应合成了新型绿色阻垢剂聚天冬氨酸(PASP)/L-肌肽。利用~1H NMR,~(13)C NMR,SEM,XRD等方法分析了PASP/L-肌肽和垢晶体的结构,采用静态阻垢法考察了PASP/L-肌肽的阻Ca CO_3垢和阻Ca_3(PO_4)_2垢性能。实验结果表明,当阻垢剂用量为1.25 mg/L时,PASP/L-肌肽的阻Ca CO_3垢效率可达100%;用量为8 mg/L时,PASP/L-肌肽的阻Ca_3(PO_4)_2垢效率可达90%以上,优于PASP。PASP/L-肌肽对高温和高磷酸根浓度拥有较强的耐受性。加入的PASP/L-肌肽吸附在垢晶体的活性生长位点上导致晶型转变或晶格畸变,从而破坏了垢晶体的正常生长。     

聚天冬氨酸/L-肌肽接枝共聚物的制备及其阻垢性能北大核心CSCD

以顺丁烯二酸酐和尿素为原料合成了聚琥珀酰亚胺(PSI),再以L-肌肽为开环介质在碱性条件下对PSI进行开环反应合成了新型绿色阻垢剂聚天冬氨酸(PASP)/L-肌肽。利用~1H NMR,^(13)C NMR,SEM,XRD等方法分析了PASP/L-肌肽和垢晶体的结构,采用静态阻垢法考察了PASP/L-肌肽的阻Ca CO_3垢和阻Ca_3(PO_4)_2垢性能。实验结果表明,当阻垢剂用量为1.25 mg/L时,PASP/L-肌肽的阻Ca CO_3垢效率可达100%;用量为8 mg/L时,PASP/L-肌肽的阻Ca_3(PO_4)_2垢效率可达90%以上,优于PASP。PASP/L-肌肽对高温和高磷酸根浓度拥有较强的耐受性。加入的PASP/L-肌肽吸附在垢晶体的活性生长位点上导致晶型转变或晶格畸变,从而破坏了垢晶体的正常生长。     

树枝状聚酰胺-胺PAMAM的破乳性能与破乳机理

采用发散法合成了以氨和乙二胺为核心的1.0G、2.0G、3.0G树枝状聚酰胺-胺(PAMAM),简介了合成方法。加剂量为150mg/L时聚酰胺-胺对由5.0g原油、0.2gOP-7 DDBS、94.8g蒸馏水制成的高度稳定的O/W乳状液的脱水率(45℃,90min),随聚酰胺-胺代数G的增大而增大,乙二胺核心聚酰胺-胺的破乳率(98%,3.0G)高于氨核心聚酰胺-胺(91%,3.0G)。20mg/L乙二胺核心3.0G聚酰胺-胺使大庆采油一厂试验大队联合站含聚合物和碱的采出液的脱水率(45℃,90min)达到84.6%,脱出水含油68mg/L;而聚醚破乳剂SP169和BP169在加剂量为150mg/L时才能达到这一脱水率,而且脱出水含油高达356~370mg/L。用单滴法测定的油滴破裂速率常数k随聚酰胺-胺加量增大和代数G增大而增大。认为树枝状聚酰胺-胺的破乳机理与这种大分子具有球形分子结构,球形表面上含有大量极性胺基官能团有关。图1表2参7。     

驱油用表面活性聚合物SLH-Ⅰ的水溶液流变特性

报道了具有表面活性的驱油用丙烯酰胺共聚物SLH-Ⅰ水溶液45℃下的流变特性.SLH-Ⅰ分子支链上含有季铵盐型表面活性基团.与HPAM聚合物MO4000相比,在相同浓度下(≤2.0 g/L)SLH-Ⅰ在蒸馏水中的增黏能力高1倍,在矿化度5.2 g/L的含钙镁模拟污水中高5倍以上.当剪切速率由0.1 1/s增至1000 1/s时,0.5～2.0 g/L SLH-Ⅰ模拟污水溶液的黏度先上升(剪切增稠)后下降(剪切变稀),而MO4000溶液的黏度基本上是下降的(剪切变稀).0.5～2.0 g/L的SLH-Ⅰ蒸馏水溶液在频率0.1～100 Hz区间的G′、G″曲线,与一般HPAM相比有明显差别,低频率下G′＞G″而高频率下G″＞G′,且转变点频率随溶液浓度升高而增大,即SLH-Ⅰ在低溶液浓度、低频率下即具有高的弹性.浓度均为1.0 g/L的模拟污水溶液,SLH-Ⅰ的G′和G″均高于MO4000,G′更高出一个数量级.SLH-Ⅰ的这种特殊流变性与其分子间的强相互作用导致的超分子结构形成有关.根据聚合物溶液与原油摇振乳化后分水率随时间的变化,MO4000不能乳化原油,SLH-Ⅰ在溶液浓度≥0.5 g/L时可乳化原油,溶液浓度越高乳状液越稳定,1.0 g/L溶液与原油在油水体积比1:9～6:4时形成O/W乳状液,7:3～9:1时形成W/O乳状液.图7参6.     

树状咪唑啉缓蚀剂的制备与应用

以乙二胺、丙烯酸甲酯、二乙烯三胺、油酸为原料,合成了树状咪唑啉化合物。考察了原料配比、成环反应温度、成环反应时间对树状咪唑啉化合物缓蚀性能的影响,最佳合成条件为:n(油酸):n(1.0G PAMAM)=1:1.2,成环温度190℃,成环反应时间3 h,产物在1.0 mol/L盐酸溶液中的缓蚀率达90%以上,同时具有较好的稳定性和溶解性。     

三元共聚物MA/AA/MA-β-CD的合成及其硅垢阻垢性能

以马来酸酐(MA)和β-环糊精(β-CD)为原料,合成了一种环糊精羧酸类单体MA-β-CD。以MA-β-CD、MA及丙烯酸(AA)为原料,通过自由基水溶液共聚的方法合成了三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD,采用FTIR对其结构进行了表征。以硅垢防垢率为评价标准,利用单因素法讨论了单体配比、引发剂加量、反应时间、反应温度对共聚物防垢性能的影响,得出最佳聚合条件。评价结果表明,合成的MA/AA/MA-β-CD具有良好的防垢效果。共聚物加量为100 mg/L时,防垢剂对硅垢的防垢率为74.33%。对共聚物进行的复配实验结果表明,MA/AA/MA-β-CD与聚环氧琥珀酸(PESA)具有良好的协同增效作用,当MA/AA/MA-β-CD加量为60 mg/L、PESA加量为40 mg/L时,硅垢防垢率达到83.62%。     

硅垢防垢剂ACAA的制备及性能研究

三元复合驱体系中的碱使油田注采系统中形成大量较难去除的硅垢。为解决油田注采设备日益严重的结垢问题,以乌头酸(AA)、柠檬酸(CA)、丙烯酸(AC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体、过硫酸铵为引发剂,制备了针对硅垢的共聚物防垢剂(ACAA),考察了合成工艺条件对产物防垢性能的影响,研究了ACAA的防硅垢性能与影响因素,分析了ACAA的防垢机理。结果表明,ACAA的最佳合成条件为:聚合温度70℃、聚合时间3 h、引发剂加量15%、单体摩尔比AA∶CA∶AC∶AMPS为2.0∶1.5∶1.0∶0.8。温度、pH值和ACAA加量对ACAA的防垢效果均有影响。ACAA对硅垢的防垢率随温度升高先增加后降低、随pH值的增加逐渐降低、随ACAA加量的增加而增大。在pH为8、温度为55℃、ACAA加量80 mg/L的条件下,ACAA对硅垢的平均防垢率为76.23%。ACAA对硅垢的防垢机理主要为吸附和分散作用。     

DTPA对BaSO4垢清除作用的影响因素研究

以二乙基三胺五乙酸(DTPA)为主剂,考察了不同转化剂和表面活性荆对DTPA溶BaSO_4垢率的影响。实验结果表明,随DTPA浓度增大,其溶解BaSO_4垢的能力增强。分子含共轭双键的一类物质能明显增加DTPA的溶垢速率,其中与肉桂酸的协同效应最佳;适量的非离子表面活性剂能增强除垢效果。在25℃、pH值为12、反应时间10h的条件下。通过正交实验得到DTPA、肉桂酸和脂肪醇聚氧乙烯醚(PPJ)的最佳浓度分别为0.075、0.075和0.02 mol/L,在此加量下测得BaSO_4除垢率为89.01%。用油田采出水配制该配比的溶液进行岩心溶垢实验。岩心渗透率恢复率达到94.67%。     

新型反渗透膜阻垢剂SM21的性能研究

对新型反渗透膜阻垢剂SM21的阻碳酸钙垢和阻硫酸钙垢性能进行了研究。结果表明：SM21具有良好的阻碳酸钙垢和阻硫酸钙垢性能。在投加浓度为2mg／L时,SM21的碳酸钙阻垢率为54.3％,超过进口阻垢剂1#投加浓度在6mg／L时的阻垢效果;在投加浓度为8mg/L时,SM21的硫酸钙阻垢率达到91．2％,而进口阻垢剂1#在投加浓度为10mg／L时的硫酸钙阻垢率仅为80．3％。     

复合驱油体系中碱对地层伤害的研究

实验温度45℃。将大庆油田萨北小井距三元复合驱试验区储层岩心用含12 g/L NaOH的三元复合驱溶液浸泡30天,在扫描电镜下观测到岩心中石英、高岭土及长石受到明显溶蚀,岩心孔隙结构发生改变,液流通道破坏或堵塞;用该溶液驱替8小时的岩心中有新生矿物晶体形成,其主要成分为硅酸钙。复合驱试验区油井生产6个月后,3口油井油管垢样主要由钙垢和硅垢组成,钡垢量多少不等,垢样从近壁层到远壁层,硅垢量增加而钙垢量减少,即钙垢的形成快于并早于硅垢的形成。储层油砂、石英、高岭土、长石、蒙脱土在含6、12、20 g/L不同碱剂的三元复合驱溶液中浸泡120天,测定液相中Si、Al浓度,地层矿物的溶蚀在强碱(NaOH)液中最严重,混合碱(1∶1的NaOH Na2CO3)液中次之,弱碱(Na2CO3)液中最轻,且溶蚀程度均随碱浓度的增大而增大;在3种黏土矿物中,蒙脱土的溶蚀程度最大,长石最小。讨论了岩石矿物与碱的反应机理及高岭土、蒙脱土与碱反应时生成的新矿物。图5表2参6。     

改性聚酰胺-胺阳离子树状聚合物的制备、表征及其絮凝脱水性能的研究

采用发散法合成了以乙二胺为核心的0.5~4.0代聚酰胺-胺(PAMAM0.5~4.0)树状聚合物。通过M ichael加成反应,用甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)对4.0代聚酰胺-胺(PAMAM4.0G)树状聚合物分子外围末端基进行修饰改性,制备了一种PAMAM4.0G-DMC新型阳离子树状聚合物。并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)方法对其结构进行表征。FTIR和NMR表征结果显示,合成的产物为改性的阳离子树状聚合物。絮凝脱水性能实验结果表明,改性后的阳离子树状聚合物具有良好的絮凝脱水性能。     

Fe~(2+)对聚合物的影响及其处理方法研究

研究了配聚水中Fe2+的浓度对HPAM溶液黏度的影响机理,实验结果表明,随着溶液中Fe2+浓度增大,聚合物的相对分子质量和溶液的黏度呈下降趋势;当ρ(Fe2+)为0~0.5mg/L时,HPAM的相对分子质量、黏度随Fe2+浓度的增加而大幅度下降;当ρ(Fe2+)超过0.5mg/L时,下降趋势变缓;同时,原子力显微镜照片(AFM)显示,含ρ(Fe2+)0.5mg/L的聚合物溶液的网状结构也受到较大的破坏。为确保聚合物溶液的黏度,配聚水中ρ(Fe2+)应控制在0.5mg/L以下,采用自然曝氧法、化学络合法和锰砂接触过滤法都可以达到除铁效果,其中以化学除铁法最为简单有效;使用高效除铁络合剂BHCT-1,加药质量浓度只需300mg/L就可以取得良好的除铁效果,海上注聚油田现场应用效果良好,聚合物溶液黏度提高20%以上。     

星型高效复合主抗氧剂的合成与抗氧化性能

 以β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯(简称3,5-丙酰氯, 3,5-Propionyl chloride)和星型聚合物1.0代聚酰胺-胺(1.0G PAMAM)为原料,通过酰胺化缩合反应合成了结构新颖的星型高效复合主抗氧剂,并通过优化实验确定了该抗氧剂的最佳合成条件。采用元素分析、FT-IR、¹H NMR 和¹³C NMR 对星型高效复合主抗氧剂进行表征,并考察了该抗氧剂在聚烯烃树脂中的抗氧化性能。结果表明,当n(3,5-Propionyl chloride)/n(1.0G PAMAM)=5、 三氯甲烷为溶剂、 反应时间12 h、 滴加1.0G PAMAM的温度为15℃、反应温度为45℃时,星型高效复合主抗氧剂收率在65%以上,熔程为204.5~206.5℃。星型高效复合主抗氧剂在聚烯烃树脂中具有很好的抗氧化作用,在聚丙烯树脂(PP)中的抗氧化性能与市售抗氧剂1010和3114相近,在聚乙烯树脂(LLDPE)中的抗氧化性能优于抗氧剂1010和3114。     

马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物的水相合成

以水为溶剂，氧化一还原体系为引发剂合成了马来酸酐一醋酸乙烯酯共聚物。以防垢率、溴值、钙容忍度为指标对产品进行了评价。实验结果表明，当m(还原剂)：m(过硫酸铵)=0．6：1时，产品溴值小于30mg／g，钙容忍度为1500mg／L，产品使用浓度为4mg／L时，防垢率为91．2％。防垢性能优于HPMA，与HEDP、ATMP相当。     

三元复合驱钙镁硅钡成垢特征研究

由于三元复合驱中的碱对储层矿物的溶蚀作用,使得岩石矿物以可溶物形态进入到储层流体,造成了严重的结垢、堵塞问题。在50℃动态环境,模拟油井采出液离子组成,进行硅钙镁钡成垢实验。研究结果表明,三元复合驱垢主要为碳酸盐、硅酸盐混合垢。随着油井采出液pH值增加,垢样中硅酸盐含量增加,碳酸盐含量降低。在pH值小于10.7时,溶液中硅酸盐沉积速度较快;pH值大于10.7时,硅酸盐沉积速度较缓慢。模拟体系中碳酸根离子含量较低(80 mg/L)时,产生片状硅酸盐沉淀;碳酸根含量较高(1100 mg/L)时,产生颗粒状碳酸盐沉淀。硅离子促进钙盐垢的沉积,在硅含量500 mg/L时,沉垢量最多,达247 mg/L。阳离子增多促进垢的生成,但在钙、钡离子未达到沉积平衡前,镁离子不发生沉积反应。