驱油用超支化抗剪切聚丙烯酰胺的合成及溶液性能

以聚环糊精（HCD）为母核,丙烯酰胺（AM）及甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱（BTAM）为接枝单体,在铈盐-羟基引发体系下,通过水相自由基聚合,制备了一种具有球形母核及两性离子功能链段的超支化聚合物HCD-HPAM-BTAM。考察了聚合时间（T1）、引发剂用量（M[O]）、HCD用量（MHCD）、水解烘干温度（t）、BTAM用量（MBTAM）等对聚合物溶液粘度的影响。采用1HNMR对聚合物进行了结构表征,并对其溶解、增粘、抗剪切、抗盐及抗老化性能进行了评价。结果表明,最佳的聚合条件为：T1=5.5h、M[O]=60mg、MHCD=20-30mg、t=120oC、MBTAM=200mg。在9374.13mg/L的矿化水中,HCD-HPAM-BTAM聚合物基本溶解时间均小于40min,2000mg/L的聚合物溶液粘度可达到31.2 mPa?s,Waring搅拌器1档剪切20s后粘度保留率高达80%,老化90天粘度保留率为63%,均优于未改性HPAM聚合物。     

环糊精改性超支化聚合物的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、环糊精改性超支化功能单体(MAH-β-CD-HPEA)、甜菜碱(DEPS)为原料合成了四元共聚物PADAH。考察了引发剂质量分数、AM与AA质量比、DEPS与MAH-β-CD-HPEA质量比对聚合物溶液黏度的影响。得到的最佳合成条件为:AM与AA的质量比为2∶1(共占单体总质量的85%),DEPS与MAH-β-CD-HPEA的质量比为14.5∶0.5(共占单体总质量的15%),引发剂质量分数为0.3%。性能研究表明,该共聚物的质量浓度为2000 mg/L时,溶液黏度可达643 mPa·s,3500 r/min剪切20 s后黏度保留率高于80%;90℃时,PADAH的黏度为237m Pa·s,黏度保留率为37.5%,均优于未加MAH-β-CD-HPEA的甜菜碱型聚合物(PADA)和普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。     

AM/AA/AMPS/DMDB表面活性聚合物的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-十二烷基溴(DMDB)为原料,通过自由基聚合法制备了AM/AA/AMPS/DMDB表面活性聚合物。利用红外光谱和核磁氢谱对聚合物进行结构表征,并考察了引发剂用量、单体质量分数、单体投加量等因素对聚合物溶液的表观黏度的影响。与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)进行对比,评价了其耐温、抗盐、抗剪切、抗老化、乳化性等性能。结果表明:该聚合物具有较好的耐温抗盐性,耐剪切和抗老化性也均优于HPAM;界面张力测试和乳化性测试表明该聚合物具有一定乳化性和降低界面张力的能力。     

老化条件对疏水缔合聚合物HAWSP老化性能的影响

依据聚丙烯酰胺的使用环境,以自制的疏水缔合聚合物HAWSP为主要研究对象,采用一定时间老化后的粘度保留率为评价标准,分析对比了HAWSP、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和抗盐聚丙烯酰胺(KYPAM)的老化稳定性,并系统地研究了温度、矿化度、剪切作用及溶解氧含量对HAWSP老化稳定性的影响。通过对比发现,HAWSP的老化性能优于一般HPAM和KYPAM,其粘度保留率随着温度升高和矿化度的增加而降低;高于300 r/min的剪切作用,使得HAWSP在老化过程中粘度发生大幅下降,而60 min的真空处理,可以在很大程度上抑制溶解氧对聚合物的降解作用,实验结果表明60 min真空处理的2 000 mg/L聚合物HAWSP,在3#盐水中80℃老化150 d后的粘度保留率高于80%。     

AM/NVP/N-MAM三元共聚物驱油剂的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)为单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠[(NH4)2S2O8-NaHSO3]为氧化还原引发剂,合成了一种水溶性共聚物AM/NVP/N-MAM。确定了最佳反应条件:m(AM)∶m(NVP)∶m(N-MAM)=80∶9∶2.5,pH为9,温度60℃,引发剂加量0.3%。对AM/NVP/N-MAM共聚物进行了红外结构表征,确立了聚合物的结构。与部分水解聚丙烯酰胺相比,该聚合物具有较好的抗剪切耐温性(1 000 s-1:其粘度保留率达17.52%;120℃:其粘度保留率达22.6%)。当NaCl、CaCl2、MgCl2浓度分别为12 000,1 200,1 200 mg/L时,该聚合物粘度保留率分别可达到25.34%,22.21%,23.89%。此外,相对于水驱,该聚合物可提高采收率12.63%(聚合物浓度1 750 mg/L)。     

一种疏水缔合聚合物的合成及溶液性能

将十八烷基-二甲基甲代烯丙基氯化铵(C18DMMAAC)作为疏水单体,与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)在水溶液中通过自由基聚合得到疏水缔合聚合物HAPAM-18,通过1HNMR和红外光谱对其结构进行了表征。最佳的聚合反应条件为:n(AM)∶n(AA)∶n(C18DMMAAC)=74.94∶25∶0.06,AA的摩尔中和度为95%,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.05%(以单体总质量计),温度45℃,反应时间12 h。研究表明,聚合物溶液的临界缔合质量浓度为2 g/L;聚合物溶液对温度较为敏感,80℃时黏度保留率为70.93%;聚合物溶液仍为剪切变稀的假塑性流体,但表现出良好的抗剪切性能,剪切1 h后黏度保留率达115%;由于设计为含较多阴离子的聚合物,该聚合物的抗盐性较差。     

油包水乳液型聚丙烯酰胺的制备及性能研究

以10#机油为油相,丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,通过反相乳液聚合制备了油包水乳液型聚丙烯酰胺PAM-2,研究了乳化剂、引发剂、温度对PAM-2的影响,以及PAM-2的增稠性能和流变性能。结果表明,当乳化剂为1.2%,引发剂为2‰,引发温度为30℃时,单体转化率达到92%,聚合物分子量为8×106。1%该乳液聚合物在清水中黏度为0.51 Pa·s,在50 000 mg/L的矿化水中黏度为0.18 Pa·s,具有优良的剪切稀释性、往复性和粘弹性。     

含膦酸基两性离子共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-(3-甲基丙烯酰胺基丙基)-N,N-二甲基十六烷基溴化铵(NADA)以及1-二甲胺基烯丙基膦酸(DMAAPA)为原料,制备了一种水溶性两性离子共聚物驱油剂(ANND),对其进行了FTIR结构表征,考察了NADA与DMAAPA的加量和配比、引发剂加量、温度对共聚物特性黏数的影响,探究了共聚物的耐盐、抗温、流变等性能。结果表明:共聚物ANND具有良好的水溶性;在相同条件下,与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液进行对比,2 000 mg/L的共聚物ANND溶液在25℃、剪切速率500 s-1时的表观黏度为28.46 m Pa·s,而黏均相对分子量为1×107的HPAM溶液表观黏度为23.10 m Pa·s;当温度为100℃、剪切速率为170 s-1时,ANND溶液的表观黏度为40.48 m Pa·s,而HPAM溶液为31.31 m Pa·s;在80℃下老化10 d后,ANND黏度保留率为38%,高于同等条件下的HPAM(17%);在抗盐性实验中,2 000 mg/L共聚物ANND溶液在质量浓度为30 000 mg/L的Na Cl、2 000 mg/L的Mg Cl2和Ca Cl2溶液中的表观黏度分别为28.9、32.1和30.7m Pa·s,优于HPAM(9.8、17.7和16.3 m Pa·s)。在模拟驱油实验中,ANND的采出率为55.67%,高于HPAM驱(48.94%)和水驱(41.37%)。     

一种两亲聚合物稠油降黏剂的制备及性能评价

以卤代烷烃、聚乙烯亚胺（PEI）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料，采用自由基聚合的方法制备了一种具有耐温抗盐性能的两亲聚合物型稠油降黏剂。利用红外光谱仪、显微镜、旋转滴界面张力仪、哈克流变仪、填砂管驱油实验研究了聚合物对稠油的乳化降黏及驱油能力。结果表明，当聚合降黏剂质量分数为1.00%时，油水质量比7:3条件下，春风油田稠油黏度由4753 mPa?s降至85 mPa?s，降黏率大于98%，油水界面张力由11.59 mN/m降低至0.06 mN/m。经过110℃老化24 h、矿化度1.45?105 mg/L条件下降黏率大于93%，具有较好的耐温耐盐性。在50℃、4.84?104 mg/L条件下，质量分数为0.50%的降黏剂溶液黏度为56 mPa?s，与市售部分水解聚丙烯酰胺HPAM溶液32 mPa?s的黏度相比，该聚合物降黏剂在矿化度条件下具有更好的水相增稠能力。填砂管驱油实验注降黏剂驱能够在水驱基础上提高采收率37.45%，表明该聚合物溶液可以通过降低稠油黏度和扩大波及体积提高稠油的采收率。     

油包水乳液型聚丙烯酰胺的制备及性能研究

以10#机油为油相,丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,通过反相乳液聚合制备了油包水乳液型聚丙烯酰胺PAM-2,研究了乳化剂、引发剂、温度对PAM-2的影响,以及PAM-2的增稠性能和流变性能。结果表明,当乳化剂为1.2%,引发剂为2‰,引发温度为30℃时,单体转化率达到92%,聚合物分子量为8×106。1%该乳液聚合物在清水中黏度为0.51 Pa·s,在50 000 mg/L的矿化水中黏度为0.18 Pa·s,具有优良的剪切稀释性、往复性和粘弹性。     

疏水聚合物Mannich碱的合成及溶液性能

将增黏用碳五石油树脂(C_5)作为疏水单体,与丙烯酰胺(AM)聚合反应得到AM/C_5二元共聚物,通过胺甲基化反应制得疏水聚合物Mannich碱。考察了单体质量比、引发剂用量、反应温度以及pH对聚合反应的影响;讨论了反应时间、反应温度以及溶液pH对Mannich碱溶液表观黏度的影响。采用FTIR、~1HNMR对产品进行结构表征,并对产品性能进行分析。结果表明,最佳聚合条件为:反应温度40℃,pH=8,引发剂用量为0.5%(以单体质量计),丙烯酰胺与碳五石油树脂的质量比为15∶1。当反应时间为5 h,温度60~70℃,pH=9,丙烯酰胺、甲醛、二甲胺的物质的量比为1∶1.1∶1.5,Mannich碱溶液黏度达到最佳(418 m Pa·s)。温度为90℃时,Mannich碱的黏度保留率为43.3%;当加入的NaCl、CaCl_2的质量浓度均为2 000 mg/L时,其黏度保留率分别为32.8%、21.7%。该Mannich碱具有较好的增黏、耐温及耐盐性。     

耐盐型疏水缔合聚合物的制备及流变性能

采用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和水溶性阴离子疏水单体S-18制备了新型耐盐疏水缔合聚合物S-18HPAM。聚合放热测试表明:疏水单体含量的增加导致放热时间的延长,更有利于疏水结构的形成。微观结构测试表明:聚合物具有复杂的网状结构,在NaCl溶液中网状结构更为明显。流变测试结果表明:聚合物在盐溶液中具有良好的耐温和抗剪切性能。聚合物质量分数为0.3%(基于溶液总质量),温度90℃,剪切速率170 s–1和NaCl质量浓度20000 mg/L条件下,剪切后表观黏度大于70 mPa·s。在总矿化度20000 mg/L模拟地下水条件下,S-18HPAM质量分数为0.3%,剪切后黏度为70 mPa·s,加入质量分数0.5%表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后,黏度增加到170m Pa·s。储能模量G'随着聚合物质量分数的增加而增大,体系弹性增强,同时疏水结构单元数量增加,形成致密的空间网络结构。     

复合引发体系制备磺化聚丙烯酰胺及性能评价

采用氧化还原引发剂(过硫酸铵和甲醛合次亚硫酸钠)与水溶性偶氮引发剂(偶氮二异丁脒盐酸盐)复配的复合引发体系引发丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚合成磺化聚丙烯酰胺(SPAM),考察了氧化剂与还原剂配比、复合引发剂配比、聚合引发温度、pH值、单体浓度等条件对聚合物溶液表观黏度的影响,同时对其进行了耐温抗盐性能评价。结果显示,与工业上使用的部分水解聚丙烯稀酰胺(HPAM 3 500万)相比,合成的SPAM具有更好的耐温抗盐性能。     

老化条件对疏水缔合聚合物HAWSP老化性能的影响

依据聚丙烯酰胺的使用环境,以自制的疏水缔合聚合物HAWSP为主要研究对象,采用一定时间老化后的粘度保留率为评价标准,分析对比了HAWSP、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和抗盐聚丙烯酰胺(KYPAM)的老化稳定性,并系统地研究了温度、矿化度、剪切作用及溶解氧含量对HAWSP老化稳定性的影响。通过对比发现,HAWSP的老化性能优于一般HPAM和KYPAM,其粘度保留率随着温度升高和矿化度的增加而降低;高于300 r/min的剪切作用,使得HAWSP在老化过程中粘度发生大幅下降,而60 min的真空处理,可以在很大程度上抑制溶解氧对聚合物的降解作用,实验结果表明60 min真空处理的2 000 mg/L聚合物HAWSP,在3#盐水中80℃老化150 d后的粘度保留率高于80%。     

疏水缔合聚合物的静态悬砂性能研究

本文考察了部分水解聚丙烯酰胺BRQ-0和疏水缔合聚合物BRQ-5的黏度-剪切速率和黏弹性，并对不同黏度下的聚合物水溶液进行了静态悬砂性能研究。结果表明：通过黏度-剪切速率曲线，拟合出剪切速率170 s^-1下黏度区间10～30 mPa·s对应的聚合物浓度，为后续的黏弹性和静态悬砂性能研究做准备；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的弹性模量G′更大；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的静态携砂性能比部分水解聚丙烯酰胺要好，规律与聚合物的黏弹性相符合。     

用于中低渗油藏的表面活性聚合物驱油剂

以表面活性单体N-（十六烷基）-N-（磺基）丙烯酰胺、丙烯酰胺为原料，采用水溶液自由基聚合法制备了低相对分子量的表面活性聚合物PAS。利用FTIR对其进行了结构表征，研究了PAS作为驱油剂的增黏、乳化、注入、提高采收率等相关性能。在45 ℃、矿化度为2410 mg/L条件下，1000 mg/L的PAS溶液黏度为32.6 mPa.s，高于相对分子量相当的部分水解聚丙烯酰胺（18.9 mPa.s）；在PAS浓度为1000 mg/L的条件下，与原油形成的乳液120 min析水率为5%，3次吸附黏度保留率为114.11%，吸附后仍具有较好的乳化性；在渗透率为0.025 μm2的岩心中注入平稳压力为1.02 MPa；在岩心渗透率为0.1 μm2的条件下，PAS驱能在水驱基础上提高采收率19.02%，比部分水解聚丙烯酰胺驱高5%，与聚丙烯酰胺-碳酸钠-石油磺酸钠三元体系提高采收率相当，仅低0.58%。     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质研究

用粘度法和核孔膜过滤法研究了实验室自制相对分子质量约1000万的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)溶液的缔合效应,用粘度计考察了电解质浓度、温度和剪切速率对HAP溶液表观粘度的影响,并与相同测试条件下相对分子质量为1770万的部分水解聚丙烯酰胺3530进行对比。结果表明:HAP溶液在70℃的高温和矿化度为5727的高盐条件下,在1000mg/kg附近存在一临界缔合浓度,在临界缔合浓度以上,HAP溶液粘度迅速增加;而3530不存在临界缔合浓度,粘度增加缓慢。浓度为1250mg/kg的HAP溶液通过核孔膜20mL的过滤时间是347.3min,而相同浓度下3530的过滤时间仅为2.1min。浓度为1000mg/kg的HAP溶液即使在矿化度为30000、70℃的高温、30r/min转速的条件下,粘度仍达到32.8mPa·s,而聚合物3530的粘度仅有4.11mPa·s;当剪切速率增加到140r/min、温度为70℃,用矿化度为5727的模拟采出水配制的HAP溶液的粘度为9.21mPa·s,而3530溶液的粘度仅5.18mPa·s。HAP具有良好的耐温抗盐抗剪切能力。     

特高孔高渗稠油油藏化学驱可行性研究

针对渗透率高于10μm2及孔隙度大于35％的特高孔高渗稠油油田,开展化学驱可行性研究.研究了部分水解聚丙烯酰胺类聚合物、结构聚合物、稠油活化剂和凝胶4种驱油体系剪切前后的黏浓关系.结果表明:普通聚合物和稠油活化剂剪切前后黏度均较低,结构聚合物剪切前后黏度较高,并且质量浓度越高,黏度保留率越高,凝胶体系黏度最高,抗剪切能...     

钻井液用聚合物弱凝胶的研制与性能研究

以自制的六烯基单体TDED为交联单体、Na HCO_3和K2S2O8为引发剂,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和三乙基烯丙基氯化铵(TEAC)进行自由基水溶液聚合,合成了自交联聚合物弱凝胶PTAPT。FT-IR分析结果表明,其分子结构符合预期,并对其浓度-黏度关系、剪切稀释性和抗温性能进行了测定,实验结果表明,当PTAPT质量浓度为5 000 mg/L时,在复合盐水中的黏度为淡水中黏度的43.7%,在剪切速率为500 s~(-1)下剪切5 min后的保留率约为86.5%,经180℃老化72 h后,淡水和复合盐水中的黏度保留率分别为28.8%和31.7%。基浆性能测定表明,质量分数为2.0%的PTAPT可使老化前后的淡水与复合盐水基浆的黏度大幅上升,老化后淡水基浆的FLAPI为7.8 mL,复合盐水基浆的FLAPI为12.8 mL。     

驱油用水溶性AM-AA-NVP-DAMA四元共聚物的合成及性能

由1,3-丙二胺和马来酸酐制备的功能单体(DAMA)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚制备出了一种水溶性AM-AA-NVP-DAMA四元共聚物。共聚反应的条件为:m(AM)∶m(AA)=3∶2,引发剂质量分数0.5%,反应温度40℃,反应时间8 h,pH=7.0。利用红外光谱(IR)、核磁(1HNMR)以及扫描电镜(SEM)对该共聚物进行了表征。性能研究表明,该共聚物在95℃下的黏度保留率比部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)高16.2%;在质量分数1.8%NaCl条件下的黏度保留率比HPAM高8.7%;在质量分数0.09%CaCl2条件下的黏度保留率比HPAM高9.4%;经过500 s-1剪切5 min后的黏度保留率比HPAM高16.3%;60℃下质量分数0.2%共聚物溶液提高的采收率比HPAM高5.07%。