AM/AMPS/DMAM三元共聚物的制备及其性能

海上油田多具有井距大、地层水矿化度高以及平台空间有限等特殊性,常规线性聚合物驱油剂往往难以满足耐温抗盐、长期稳定性好、产出液易处理等特殊的要求。本文通过引入功能单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与丙烯酰胺(AM)发生共聚合反应制备了新型耐温抗盐AM/AMPS/DMAM三元聚合物,其单体的质量比为78∶20∶2。通过功能单体的引入,三元共聚合物具有良好的耐温抗盐性能,在85℃、配制水矿化度32000 mg/L条件下(钙镁离子浓度1000 mg/L),质量浓度2000 mg/L的AM/AMPS/DMAM三元聚合物溶液的黏度不低于20 mPa·s,85℃下老化2个月后的黏度保留率≥75%。该聚合物提高采收率不仅比普通聚合物的高5%,而且还具有产出液易于处理的优势,可以满足海上平台的要求,有望应用于海上油田。图7表4参12     

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。     

压裂液稠化剂两性聚丙烯酰胺的合成与性能评价

针对目前国内外水基压裂液所用聚合物稠化剂大多耐盐性能较差的问题,在丙烯酰胺（AM）链上引入阴离子单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）和阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）,合成了一种两性聚丙烯酰胺AMPAM。通过分析单体总质量分数、3种单体质量比、引发剂加量和pH值对AMPAM相对分子质量和增黏性能的影响,确定了合成AMPAM的最佳条件。评价了AMPAM的耐盐性能、溶解性能和增黏性能,以及以矿化度30 g/L NaCl溶液配制的AMPAM压裂液的性能,结果表明：以高矿化度盐水配制的0.5%AMPAM溶液的表观黏度为20 mPa·s;AMPAM加量不超过0.6%时,在20 min内可以完全溶解;盐水AMPAM压裂液的耐温耐剪切性能、携砂性能和破胶性能均符合水基压裂液通用技术条件。研究结果表明,两性聚丙烯酰胺AMPAM具有良好的耐盐性能,可以作为盐水聚合物压裂液的稠化剂。     

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.     

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。     

无规微支化微交联缔合聚合物的合成及性能评价

为了提高聚丙烯酰胺驱油剂的耐温抗盐性能,采用分子结构设计思路,从高分子的一级、二级结构入手对 聚合物结构进行设计,对高分子的高级结构、分子链聚集状态进行分析整合,以AM、AMPS为主要单体,引入自 制的疏水单体和枝化单体合成了一种无规微支化微交联缔合聚合物,采用正交试验方法研究了AM与AMPS物 质的量比、支化单体加量、疏水单体加量、pH值和引发温度对聚合物黏度的影响,并研究了该聚合物的耐温抗盐 性能。研究结果表明,各因素对聚合物黏度影响的主次关系为：支化单体加量＞疏水单体加量＞AM/AMPS配比 ＞体系pH值＞引发温度。当AM、AMPS物质的量比为5∶1,支化单体加量为0.5‰,疏水单体加量为1‰,体系 pH值为7,引发温度为2 ℃时合成聚合物溶液具有最高的黏度。合成的无规微支化微交联缔合聚合物具有较高 的特性黏数（2868 mL/g）、更低的不溶物含量（0.12%）、更高的聚合物黏度、更优异的热稳定性能,在矿化度40 000 mg/L、95 ℃高温老化180 d 后,质量浓度为1500 mg/L 的聚合物溶液黏度为12.8 mPa·s,黏度保留率可达到 85%以上。老化后无规微支化微交联缔合聚合物溶液仍可满足驱油剂对驱油黏度要求,聚合物溶液在地层具有 较优异的长期稳定性。     

AM/AMPS/DM-16疏水缔合聚合物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主要反应单体,甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵为疏水单体,采用水溶液聚合法合成了一种新型疏水缔合聚合物,适宜的反应条件是:反应温度50℃,单体质量浓度20%,疏水单体加量1.3%(物质的量分数),引发剂加量0.2%(以单体质量计),pH值为7。对聚合物的结构进行了表征,评价了聚合物溶液的性质。结果表明:聚合物结构与设计的分子结构一致;聚合物在170s-1下剪切2h后黏度保留率为78.2%;临界缔合质量浓度为0.4g/dL;90℃黏度保留率为61.2%;抗盐效果一般,NaCl加入量为0.5mol/L时,黏度保留率为38.2%。     

丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物合成的逐级放大及其性能的研究

采用水溶液聚合法,选用(NH4)2S2O8-NaHSO3为氧化-还原引发体系,以乙二胺四乙酸二钠、尿素为助剂,进行了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AM/AMPS)共聚物合成的逐级放大实验,考察了共聚反应的放大效应及其对共聚物溶液表观黏度的影响。实验结果表明,从0.2 L小试放大到5 L模试时存在一定的放大效应,所得共聚物溶液的表观黏度降低约3.0 mPa.s,从5 L模试放大至50 L模试和1 m3中试时放大效应不明显;在95℃、矿化度为10 000 mg/L的模拟油藏盐水中,AM/AMPS共聚物具有优异的增黏性、耐温抗盐性和抗Ca2+性能,明显优于进口产品;在95℃、45 d的老化性能测试中,AM/AMPS共聚物溶液具有较高的黏度保留率,达到122.5%。     

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。     

碱溶性三元疏水缔合聚合物P（AM/AA/BEM）的合成及溶液性能

为了获得耐温抗盐性优良、在弱碱性环境中溶解性良好的疏水缔合聚合物驱油剂,以辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为乳化剂,丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(BEM)为原料合成了碱溶性三元共聚物P(AM/AA/BEM),对其合成条件进行了优化,并对其溶液性能进行了研究。结果表明,制备P(AM/AA/BEM)的最佳合成条件为:总单体质量分数20%、AA摩尔分数25%、BEM摩尔分数0.2%、引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)质量分数0.3%、反应温度45℃、反应时间8 h;P(AM/AA/BEM)增黏性较好,耐温达90℃,抗盐达20 g/L,剪切稀释性良好;P(AM/AA/BEM)与表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)具有较强的相互作用,在1 g/L P(AM/AA/BEM)中加入400 mg/L SDBS,可使聚合物/表面活性剂体系的黏度增大3.3倍。P(AM/AA/BEM)在增黏、耐温、抗盐和剪切稀释性方面均好于部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。     

AMPS/DMAM/AM共聚物钻井液降粘剂的合成与性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺为原料,采用氧化-还原引发体系,合成了AMPS/ DMAM/AM共聚物钻井液处理剂,并对其钻井液性能进行了评价,用红外光谱和热分析研究了共聚物的结构和热稳定性。结果表明,AMPS/DMAM/AM共聚物钻井液处理剂热稳定性好,降粘和耐温抗盐能力强。     

抗盐丙烯酰胺非线型共聚物的合成及溶液特性

实验室合成了长链大单体4-乙烯基辛烷基酚聚氧乙烯(14)醚(SMA),并以丙烯酰胺(AM)为主要原料,引入单体SMA、4-乙烯基联苯(VB)和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抗盐丙烯酰胺非线型共聚物(PPSA).采用核磁共振氢谱(1 H-NMR)和红外光谱(FT-IR)对PP...     

木质素磺酸盐/有机硅氟共聚物复合降黏剂研究

为了适应环保和复杂地质钻探要求,采用木质素磺酸盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝共聚,合成AMPS/AA/DMDAAC-木质素磺酸盐接枝共聚物,再将该接枝共聚物与有机硅氟共聚物复配成无毒、无污染、高效的钻井液复合降黏剂,对其在钻井液中的降黏性能进行了室内评价。结果表明,复合降黏剂可使淡水钻井液的表观黏度和动切力明显降低,可获得较好的降黏效果;复合降黏剂在盐水钻井液、聚合物钻井液和含钙钻井液中也具有较好的降黏作用;复合降黏剂在不同钻井液中老化后钻井液的表观黏度、动切力均未有明显的增加。研究结果表明,该复合降黏剂是一种热稳定性好、降黏和抗温抗盐能力强的降黏剂。     

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。     

阴离子型三元疏水缔合聚合物PAtBS的合成及溶液性能研究

以丙烯酰胺(AM),对特丁基苯乙烯(tBS)和对乙烯基苯磺酸钠(SSS)为原料,采用胶束聚合方法合成了阴离子型三元疏水缔合聚合物(PAtBS)。利用红外光谱法、紫外光谱法和核磁共振氢谱法对共聚物的结构进行了表征;采用旋转黏度计研究了PAtBS的水溶液性能。研究结果表明,所得共聚物中单体结构单元组成与单体投料比基本一致,PAtBS在NaCl或CaCl2水溶液中的增黏能力比相对分子质量1.97×107、水解度19.43%的部分水解聚丙烯酰胺黏的高,当温度高于50℃时,PAtBS水溶液黏度随温度的升高下降幅度较小,显示出良好的耐温抗盐性能。图7参9     

AM/STD/NaAMPS疏水缔合共聚物溶液性能

实验室自制了疏水单体苯乙烯衍生物,合成了丙烯酰胺/苯乙烯衍生物(STD)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸钠疏水缔合水溶性共聚物(PASA)。研究了该共聚物的溶液性能,包括疏水缔合效应、共聚物中阴离子单体加入量的影响、抗盐性、抗剪切性、温度效应、溶液热稳定性、共聚物与表面活性剂的相互作用等。实验表明,引入STD使共聚物具有较强的疏水缔合效应和优良的增粘能力,溶液质量浓度为0 1g/dl时,表观粘度达208 5mPa·s。0 1g/dl的共聚物溶液于70℃下放置120d,表观粘度为105mPa·s,具有优良的热稳定性。表面活性剂对共聚物溶液表观粘度的影响显著,加入0 8mmol/L十二烷基苯磺酸钠时,0 1g/dl的PASA溶液的表观粘度高达2178mPa·s。     

络合剂提升聚合物增黏能力实验研究

选用L1、L2、草酸钠作为络合剂,分别测定加入不同浓度络合剂后HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)溶液的黏度,对比水驱后注入聚合物溶液和加入草酸钠溶液的复配体系的驱油效果。实验结果表明,随着L1、L2、草酸钠浓度的增加,聚合物溶液黏度呈现先逐渐增加至峰值后减小的变化规律。当聚合物溶液中分别加入100 mg/L的L1、200 mg/L的L2、300 mg/L的草酸钠时,黏度分别达到峰值74.1 mPa·s、89.3 mPa·s、90.1 mPa·s。与无络合剂相比,相同浓度的聚合物溶液添加200 mg/L的草酸钠可以使得体系驱较水驱提高采出程度再增加4.23%。由此可见,加入草酸钠作为络合剂可以有效的提高聚合物溶液的化学驱采出程度,络合剂的用量直接影响聚合物溶液的黏度,为了达到最佳增黏效果,在使用中应根据经济成本和聚合物溶液的增黏率来综合选择。