疏水缔合水溶性丙烯酰胺—丙烯酸正辛酯共聚物的溶液性能

采用自由基胶束共聚法制备了水溶性的丙烯酰胺丙烯酸正辛酯疏水缔合共聚物。研究了共聚物水溶液的性能及其影响因素。随疏水基团含量增加，共聚物在水中的特性粘数［η］减小，代表分子线团间流体力学相互作用的Ｈｕｇｇｉｎｓ常数ＫＨ增大。随共聚物浓度增加，在临界缔合浓度Ｃ以上，分子间缔合大量形成，水溶液表观粘度急剧增加。     

含氟丙烯酸酯AFSN及其与丙烯酰胺、丙烯酸的共聚物PAMF的合成与共聚物水溶液粘度性能

将杜邦公司的商品氟表面活性剂Zonyl FSN(含全氟烷基的脂肪醇)与丙烯酰氯(AC)等在低温下反应,合成了含氟丙烯酸酯AFSN,按产物收率和纯度确定最佳摩尔比FSN∶AC=1∶1.05,最佳反应时间为11～12小时.用IR谱表征了AFSN的结构.将AFSN、AM、AA在水溶液中共聚,得到了含氟疏水缔合水溶性聚合物PAMF-3和PAMF-5(混合单体总质量中AFSN分别占0.3%和0.5%).PAMF共聚物在水溶液中的增粘性、抗盐性和耐温性远高于超高分子量HPAM.室温下浓度为1.5 g/L的HPAM、PAMF-5、PAMF-3水溶液不含盐时粘度分别为520、690、530 mPa·s,NaCl浓度为15 g/L时粘度分别为41、410、325 mPa·s,粘度下降率分别为92%、40%、38%.1.5 g/L PAMF-3水溶液在90℃时保有的粘度高达300 mPa·s,而1.5 g/L HPAM水溶液在90℃时粘度为14 mPa·s.PAMF共聚物可望用作耐温抗盐的驱油聚合物.图5参9.     

矿化度对疏水缔合聚合物溶液粘度的影响

在不同矿化度条件下，疏水缔合聚合物的增粘性能也不相同。在蒸馏水中，疏水缔合聚合物基本没有缔合效果；在氯化钠或氯化钙溶液中，在缔合临界矿化度之前，随着矿化度的增大，溶液粘度逐渐降低；在缔合临界矿化度之后，随着矿化度的增大，溶液粘度迅速升高，达到最大值后又逐渐下降。研究结果表明，胜利油区采出污水中均存在较高含量的钙、镁等高价离子，疏水缔合增粘效果较差，不适用于驱油。     

疏水缔合耐温抗盐聚丙烯酰胺共聚物的研究现状

随着油气勘探开发的需要，对油田化学处理剂的耐温，抗盐性能要求越来越高，因此必须对水解聚丙烯酰胺进行改性，其中研究较好的是对疏水缔合水溶性聚合物的研究，疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物的亲水性大分子链上引入少量疏水基团的一类水溶性聚合物。疏水改性的聚丙酰胺的大分子链上含有许多带电基团与疏水基团，分子内电性斥力与极性基团的水化作用使大分子主链呈疏松伸展状态，当聚合物浓度达到临界缔合浓度时，大分子链交联，形成具有一定程度的空间网状结构，使流体力学体积增加，增粘能力增强，而且该空间网状结构受无机盐影响小，抗温能力强。介绍了国内外耐温，抗盐改性的疏水缔合聚合聚丙烯酰胺共聚物的研究现状。     

疏水缔合AM/C10AM/AMPS三元共聚物的合成与盐水溶液粘度性能

采用胶束氧化还原聚合方法合成了AM/C10AM/AMPS三元疏水缔合共聚物。简介了合成过程,给出了主要的合成参数。保持其他合成条件不变,分别改变疏水单体N 癸基丙烯酰胺C10AM和阴离子单体2 丙烯胺基 2 甲基丙磺酸AMPS在单体总量中的摩尔百分数(0～1.5%和15%～40%),得到了16个共聚物,在45℃、3.67和7.34s-1下测定了用矿化度4000mg/L的模拟大庆盐水配制的1000mg/L共聚物溶液的粘度,讨论了引起粘度变化的原因。有7个样品的粘度能满足大庆油田聚合物驱油的要求(7.34s-1下的粘度大于40mPa·s),其中由1.2%C10AM、35%AMPS及AM合成的共聚物样品粘度最高(61.5mPa·s)。对共聚温度等合成条件的影响作了一般性的讨论。表1参6。     

AMPS共聚物的合成及其耐盐抗温性能的研究

使用新型氧化－还原引发剂，采用水溶液共聚合，低温引发的方法合成了AMPS二元或三元共聚物。结果表明，AMPS共聚物的耐盐抗温性能优于PAM，并随AMPS含量的增加而提高。     

疏水缔合三元共聚物的合成及其性能

以丙烯酰胺、疏水单体N-十二烷基丙烯酰胺(AMC_(12))和极性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用胶束水溶液共聚法合成了耐温、抗盐疏水缔合三元共聚物(NKP)。考察了引发温度、功能性引发剂MP和Triton X-100表面活性剂的质量浓度和单体含量对NKP性能的影响。实验结果表明,当引发温度10℃、MP质量浓度20 mg/L、Triton X-100表面活性剂质量浓度120 mg/L、总单体占体系质量的20%(其中,AMC_(12)质量分数为0.8%、AMPS质量分数为5.0%)时,NKP的滤过比小于2,相对分子质量达到2.1×10~7,依靠疏水基团的缔合作用使NKP具有很好的耐温、抗盐性能,有望替代部分水解聚丙烯酰胺(相对分子质量为2.5×10~7)在高温、高盐条件下作为驱油剂使用。     

疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成与性能评价

为了提高高相对分子质量的聚丙烯酰胺的抗温抗盐性能,利用自制的两亲表面活性单体与丙烯酰胺共聚合成了疏水缔合型聚丙烯酰胺并进行室内评价。结果表明,在高温、高盐、高钙条件下,合成的疏水缔合型聚丙烯酰胺具有良好的增粘性和较强的热稳定性;克服了疏水缔合型聚合物在盐水中溶解性差的问题,可用各种矿化度的盐水和油田产出污水配制;具有良好的无机盐增粘性能和抗温性能。     

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。     

几种水溶性聚合物抗拉伸流动剪切性能的评价

利用"十"字狭缝拉伸流动装置,以聚合物溶液相对黏度降低率为考核指标,对线型水解聚合物(LHPAM)、梳型抗盐聚合物(KYPAM)和疏水缔合聚合物(AP-P4)的抗拉伸流动剪切性能进行了初步评价。实验结果表明,随相对分子质量的增大,LHPAM的抗拉伸流动剪切性变化较小,而KYPAM的抗拉伸流动剪切性明显下降。当拉伸剪切速率小于80 000 s~(-1)时,AP-P4抗拉伸剪切性随其浓度的增加先增加后降低;当拉伸剪切速率大于80 000 s~(-1),分子间缔合较弱时AP-P4抗拉伸剪切性较好,分子间缔合较强时APP4抗拉伸剪切性较差;浓度同为1750 mg/L时,3种聚合物抗拉伸流动剪切性能高低的顺序为:KYPAM>LHPAM>AP-P4。     

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。     

耐高温高矿化度海水基压裂液体系研究及应用

为满足海上高温低渗油田压裂施工的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮和长链季铵盐阳离子单体为原料,制备了一种新型两性离子型聚合物稠化剂CHY-2,并以此为主要处理剂,研制了一套适合海上高温低渗油田的耐高温高矿化度海水基压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能,在160℃,170 s-1的剪切速率下实验120 min后,体系黏度仍能保持在100 mPa·s以上;压裂液基液具有良好的耐盐性能,使用105000 mg/L的模拟水配制的基液黏度较高。此外,该压裂液体系还具有较好的滤失性能、悬砂性能和破胶性能,并且破胶液对储层天然岩心基质渗透率的伤害率小于10%,具有较好的低伤害特性,能够满足海上油田压裂施工的要求。现场应用结果表明,海水基压裂液配制过程简单,性能稳定,X-11井压裂施工过程顺利,压后日产油量18.3 t,取得了良好的压裂施工效果。     

丙烯酰胺-月桂醇聚氧乙烯(6)醚丙烯酸酯水溶性的性能

由丙烯酸(AA)和月桂醇聚氧乙烯(6)醚聚合得到具有表面活性的疏水单体月桂醇聚氧乙烯(6)醚丙烯酸酯(AE)。按疏水单体占单体总质量的0.5%、5.0%、10.0%投料,使 AE 与丙烯酰胺(AM)在水溶液中聚合,得到 AME-系列聚合物,并在相同的实验条件下 AM 自聚制得了聚丙烯酰胺。考察了聚合物浓度、单体含量、盐浓度、温度、剪切速率等因素对疏水缔合聚合物溶液性能的影响,结果表明,疏水基团的引入可使聚合物有良好的抗温、抗盐、抗剪切稀释性。     

耐盐抗温水溶性聚合物AM-NaAMPS-DEAM的合成及性能研究

以丙烯酰胺（AM），2－丙烯酰胺－2－甲基丙碳酸钠（NaAMPS），N，N－二乙基丙烯酰胺（DEAM）为单体，通过在水溶液中自由基引发共聚合，合成出了AM－NaAMPS－DEAM三元共聚物。并对该三元共聚物的聚合物工艺条件，及对产物性能的影响进行了研究。初步考察了该共聚物的耐盐抗温性能。结果表明：采用本工艺可以制备出分子量大于1200万，增粘效果明显，耐盐抗温性能显著优于HPAM的三元共聚物。     

两种2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸类抗高温钻井液降黏剂的合成与评价

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和苯乙烯(St)为单体,分别合成了AMPS/St/AA和AMPS/St/IA两种聚合物降黏剂。用淡水基浆和盐水基浆分别对降黏剂的加剂量与室温和高温老化后降黏性能进行了优化和评价。室内实验表明:在降黏剂加量0.5%的淡水基浆于260℃老化16h后,降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA的降黏率分别达到76.81%和59.54%,降切率达到72.26%和71.53%。与SF260相比,260℃高温下两剂的降黏效果较好,表观黏度、塑性黏度和动切力方面均较好,尤其AMPS/St/AA的降切率达到73.62%,但耐盐性较差;降黏剂St/AMPS/IA受盐污的影响较大。降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA具有较好的耐高温能力、降黏效果,优异的降切效果,一定的抗盐性能。     

驱油用AM-VP-AMPS共聚物的合成及性能研究

以丙烯酰胺 ( AM)、N 乙烯基 2吡咯烷酮 ( VP)和 2丙烯酰胺基 2甲基丙磺酸 ( AMPS)为单体 ,以水为溶剂 ,合成了一系列不同分子量的 AM VP AMPS共聚物。研究了单体浓度、引发剂用量、反应温度、聚合体系 p H值、反应时间对其转化率和共聚物特性粘数的影响 ,AMPS、VP含量与共聚物溶液表观粘度、抗盐性能之间的关系以及共聚物溶液的耐温抗盐性能。     

咪唑及其衍生物的分子构型、电荷分布及碱性对高酸原油脱酸率的影响

采用从头计算法对咪唑及其衍生物的分子构型进行量化计算,得到咪唑及其衍生物的最优构型并对所得最优构型的电荷分布及核磁共振数据进行计算。计算所得的核磁共振数据与利用核磁共振光谱所测定的核磁共振数据基本一致,说明构建的咪唑及其衍生物的优化分子构型是合理的。根据计算所得的分子电荷分布得到了咪唑及其衍生物的碱性从强到弱的顺序为:2-甲基咪唑2-乙基咪唑咪唑1-甲基咪唑。通过实验测定各物质水溶液的pH值及在设定实验条件下对高酸原油的脱酸能力,结果表明,咪唑及其衍生物的碱性越强,水溶液的pH值越大,与环烷酸的反应能力越强,脱酸率也越高。     

耐温耐盐吸水树脂JT—1的合成与评价

利用含有吸附基因的结构增强剂与丙烯酰胺等单体共聚,合成了吸水树脂JT—1。结果表明,在结构增强剂用量为单体总质量10％,交联剂用量为单体总质量0．1％,引发剂用量为单体总质量0．1％时,合成吸水树脂JT—1具有良好的耐温、耐盐性能及热稳定性。     

AMPS/AM三元共聚物驱油剂的合成及性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺等单体合成了适用于中原油田高温高盐地层的聚合物驱油剂.评价表明,聚合物具有良好的抗温、抗盐性能,在110℃、总矿化度为2.2×105mg/L(其中Ca2+、Mg2+总量为5 000 mg/L)的条件下,保持了良好的化学稳定性,经90d的热稳定性试验,3000mg/L聚合物溶液黏度达到9.2 mPa·s.