可分解聚合物微球的二次交联性能研究

以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为原料,采用反相乳液聚合法制备可分解聚合物微球。微球形貌为不规则球形颗粒,尺寸与油藏的微米/亚微米级孔喉尺寸相匹配,其结构经红外光谱表征。二次成胶实验结果表明,成胶时间随矿化度增加而延长,随温度、聚合物微球加量增大显著缩短。第二交联剂水溶性酚醛溶液(简称FQ)加量对成胶时间影响不大,但对成胶强度影响显著。当温度≥90℃,可分解聚合物微球加量为1.5%~2%(以体系总质量计),第二交联剂FQ加量为1.0%~1.2%(以体系总质量计),得到的二次交联凝胶成胶时间可控,为1~3 d,热稳定性良好,30 d不脱水。在油相中,可分解聚合物微球不发生二次交联,间接证明其具有选择性封堵性。SEM证实了可分解聚合物微球的二次成胶过程,即颗粒间交联形成颗粒聚集体,颗粒聚集体交联形成大的团聚体,最后形成本体胶。     

交联聚丙烯酰胺微球的合成及性能评价

采用反相乳液聚合法制备了纳微米交联聚丙烯酰胺微球,利用扫描电子显微镜和激光粒度仪对所制备的微球进行表征,并分别考察了乳化剂的种类和配比、乳化搅拌速率对聚合体系稳定性的影响,以及交联剂的加量、离子化程度对微球封堵性能的影响。结果表明:交联聚丙烯酰胺微球球形完整,平均粒径在400 nm左右;Span80/Tween80复合乳化剂的HLB为5.3时,聚合体系最稳定;乳化速率大于1 200 r/min时,稳定性明显提高;交联剂加量越多,长期稳定性越好;离子化程度控制在15%~20%之间为佳。     

二次交联聚合物堵剂在桩西水平井堵水中的应用

本文对堵水用聚合物做了实验筛选,并对二次交联剂做了实验研究,确定了二次交联剂配方。在二次交联聚合物堵剂成胶强度及成胶时间实验研究的基础上,确定出了冻胶堵剂浓度。现场应用情况来看,该二次交联聚合物堵剂体系驻留性好且生成的冻胶封堵强度高,满足了水平井堵水的需要。     

纳米聚合物微球的制备及其应用性能评价

本文以丙烯酰胺(AM)单体水溶液为分散相,Span80/Tween80为乳化剂,白油为分散介质,配制了稳定的丙烯酰胺微乳液。依据HLB值和最大增溶水相量原则,配制了油相质量分数为45.0%、Span80/Tween80(质量比3∶1)复合乳化剂质量分数为19.5%、水相质量分数为35.5%的W/O微乳液(以体系总质量计),40℃下利用反相微乳液聚合法反应2h,制备了纳米交联聚丙烯酰胺微球。结合转化率的计算,探讨了聚合反应温度、反应时间、引发剂用量及交联剂用量等合成条件对交联PAM微球转化率的影响,确定了具有较高转化率的交联PAM微球的优化合成条件:交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)MBA用量为0.10%、引发剂(APS/SHS)用量为0.50%(以单体质量计)。采用扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜对PAM微球的形貌进行了表征。SEM和偏光显微镜结果显示,微球具有较规则的球型,粒径分布较为均一,约为50～100 nm。对微球的应用性能进行了评价,结果显示,PAM微球具有较高的固形物含量以及较大的吸水膨胀倍率。填砂管封堵实验表明,聚合物微球对提高采收率具有较为明显的作用。     

二次交联凝胶颗粒堵水体系的研制

针对裂缝性油藏堵水成功率低、堵剂漏失严重且容易误堵的问题,研制了一种凝胶颗粒类堵剂,该堵剂通过凝胶颗粒在地层下的二次交联进行堵水。以丙烯酰胺(AM)和不稳定易分解酯类单体J-1为主要原料,通过本体聚合的方法合成凝胶颗粒,由于J-1中含有双键结构使其聚合成具有三维网状结构的凝胶颗粒;凝胶颗粒和二次交联剂J-2在地层下再次交联形成高强度凝胶体。凝胶颗粒成胶时间随J-1加量不同其分解时间不同,使得颗粒成胶时间可控。堵剂成胶时间为1～4 d,凝胶颗粒质量分数为1%～3%,初始黏度接近注入水黏度,在油相中基本不成胶,在水相中能够形成高黏度凝胶体,在高矿化度下能够形成黏度220 000 m Pa·s以上的高强度凝胶;在70℃条件下,90 d内黏度变化较小,性能保持良好,具有良好的抗盐性和热稳定性。填砂管实验结果表明,堵水体系突破压力在31. 25 MPa/m以上,封堵率在92%以上,具有很好的封堵性能。     

交联聚丙烯酰胺纳米微球的制备及性能评价

以丙烯酰胺(AM)单体水溶液为分散相,Span80/Tween80为乳化剂,煤油为分散介质,绘制了AM/H2OSpan80/Tween80-煤油体系的拟三元相图。依据拟三元相图配制了含油相质量分数52.0%、Span80/Tween80(质量比4∶1)复合乳化剂质量分数7.8%、水相质量分数40.2%的W/O微乳液(以体系总质量计),在70℃利用反相微乳液聚合法制备了纳米级交联聚丙烯酰胺微球。结合激光衍射粒度分析仪(LPSA)探讨了交联剂、引发剂用量及搅拌速率等合成条件对交联PAM微球粒径及吸水溶胀性能的影响,并采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)对微球形貌进行了表征,确定具有较高吸水倍率的交联PAM微球的优化合成条件为:交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)MBA用量0.60%、引发剂(过硫酸铵)APS用量0.50%(以单体质量计)、搅拌速率1 000r/min。溶胀实验显示,该条件下合成的微球在1.0×105mg/L矿化度地层水中吸水倍率为1 690,表现出良好的耐盐性,高吸水倍率。SEM和TEM结果显示,微球具有较好的球形度、单分散性好,粒径分布较为均一,约为150~200 nm。岩心封堵实验表明,聚合物微球胶乳对地层有良好的封堵性,具有封堵、突破、深入、再封堵的逐级调剖特性。     

可分解交联聚合物微球KFW的制备及性能

以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、α-甲基苯乙烯(HM)为原料,采用反相悬浮法合成了可分解交联聚合物微球KFW,合成条件为:单体质量分数为25%,油水体积比1.2∶1,单体配比m(AM)∶m(AMPS)∶m(HM)=20∶5∶0.2,J-1交联剂质量分数3.8%(以单体总质量计),乳化剂质量分数为7%,反应温度为40℃。红外光谱分析结果证实合成产物为P(AM-AMPS-HM)。KFW分解性能实验结果表明,在水分散体系中,KFW黏度随矿化度增加而降低,其中,Ca2+在一定加量范围内,有利于体系的增黏作用。温度越高,KFW分解时间越短,体系黏度越高。J-1加量增大,KFW分解时间延长,体系增黏不明显。油相分散体系中,KFW不能使油相增黏。SEM结果表明,KFW分解过程为先溶胀后溶解。双并联填砂管实验结果表明,KFW可有效改善地层的非均质性,扩大波及体积,提高采收率,兼具调剖和驱油双重功能。     

含N-羟甲基丙烯酰胺四元共聚物的合成及pH响应可控交联研究

针对目前交联剂加聚合物复配在现场使用中存在的化学吸附及色谱分离等问题,以N-羟甲基丙烯酰胺(NHMAM)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AMPSNa)为共聚单体,通过水溶液共聚合合成了一种四元共聚物,对产品的结构进行了表征。研究了体系pH、NHMAM含量、聚合物浓度对聚合物溶液交联成胶速度的影响,考察了交联凝胶的耐老化性及微观形貌。结果表明,此四元共聚物在水溶液中可自发交联形成凝胶,且成胶反应具有pH响应性,pH降低、NHMAM含量及聚合物浓度提高,成胶时间缩短,凝胶在90℃下90 d的黏度保留率可达90%,体现出非常好的耐老化性能。     

一种耐高温-冻胶酸的制备和性能评价

以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为共聚单体,采用一种复合多段低温引发体系来引发聚合,制得了一种酸液稠化用聚合物,将由此聚合物配制的稠化酸液与交联剂YQ-2、破胶剂共同使用得到了一种耐高温的冻胶酸体系。用转子旋转法评价了聚合物种类及浓度、交联剂加量对成胶时间的影响;以体系粘度为指标,使用旋转粘度计评价了聚合物种类及浓度、交联剂加量对冻胶酸体系的热稳定性的影响,并考察了加入破胶剂FG后体系的破胶能力。     

PAA-AM交联微球聚合工艺及微球粒径的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)作为单体、N,N-亚甲基丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,利用反向悬浮聚合法制备聚丙烯酸-丙烯酰胺交联微球,研究了分散剂的HLB值及用量、丙烯酸中和度、搅拌速度和交联剂用量对聚合反应及微球粒径的影响。结果表明,分散剂的HLB值为4.5、丙烯酸中和度为80%、搅拌速度为350 r/min、交联剂用量为1%~1.5%的时候,聚合反应过程平稳,所得微球粒径大小适中且分布均匀。     

两步分散聚合法制备高交联PMMA微球

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,乙醇和水为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用两步分散聚合法制备了单分散高交联的PMMA微球。研究了滴加开始时间、滴加持续时间、交联剂用量和交联剂种类对交联PMMA微球粒径和粒径分布的影响。结果表明:滴加开始时间在反应90 min之后,才能得到交联PMMA微球,并且滴加开始时间越晚,微球的粒径越大,粒径分布变宽;随着滴加持续时间的延长,微球的粒径增大,粒径分布变窄;随着交联剂用量的增加,微球粒径增大,粒径分布变宽。对交联PMMA微球的性能进行分析测试,发现所制备的微球具有优异的耐溶剂性和热稳定性,不溶物含量最高达到90.43%。     

一种聚合物微球的合成

以环己烷为连续相,Span60为乳化剂,过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,合成了深部调驱用聚合物微球。以聚合物微的膨胀倍率指标,考察了反相乳液聚合体系稳定性的影响因素和深部调驱聚合物微球基本性能的影响因素,结果表明,当油水比为1∶1、乳化剂用量>4.5%(相对油相)、聚合温度为60℃,搅拌速度>600 r/min时,体系稳定性好、产物成粒性好;合成深部调驱有机颗粒的最佳配比:丙烯酰胺为60 g/L,丙烯酸为8 g/L,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为5.5 g/L,它们之间的比例为AM∶AA∶AMPS=120∶16∶11,交联剂加量为0.3 g/L,引发剂加量为0.4 g/L,约为单体总量的5.4‰。产物为稳定均一的聚合物微球,初始粒径在475.5⁵25.0 nm,水化膨胀24 h后,平均粒径为1 100 nm。     

一种聚合物微球的合成

以环己烷为连续相,Span60为乳化剂,过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,合成了深部调驱用聚合物微球。以聚合物微的膨胀倍率指标,考察了反相乳液聚合体系稳定性的影响因素和深部调驱聚合物微球基本性能的影响因素,结果表明,当油水比为1∶1、乳化剂用量4.5%(相对油相)、聚合温度为60℃,搅拌速度600 r/min时,体系稳定性好、产物成粒性好;合成深部调驱有机颗粒的最佳配比:丙烯酰胺为60 g/L,丙烯酸为8 g/L,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为5.5 g/L,它们之间的比例为AM∶AA∶AMPS=120∶16∶11,交联剂加量为0.3 g/L,引发剂加量为0.4 g/L,约为单体总量的5.4‰。产物为稳定均一的聚合物微球,初始粒径在475.5~525.0 nm,水化膨胀24 h后,平均粒径为1 100 nm。     

表面活性剂-聚合物自组装酸化转向用聚合物AHD的合成

为改善油藏储层非均质性，提高酸化施工作业效果。以丙烯酰胺（AM）、磺酸盐单体（HSY）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵（DMAAC-18）为功能性单体，合成并研究了一种表面活性剂-聚合物自组装酸化转向用聚合物AHD，利用FTIR和GPC对产物结构进行了表征。通过AHD与十八烷基三甲基氯化铵（STAC）自组装形成酸化转向体系。90 ℃下，AHD加量为1.0 %、STAC加量为0.2 %（以HCl溶液总质量为基准），无需交联剂转向酸黏度从3 mPa·s增加到288 mPa·s，鲜酸黏度低于非交联聚合物转向酸，容易注入地层。油的加量为1.0 %时，可使残酸破胶后黏度低于10 mPa·s，保留了黏弹性表面活性剂型转向酸在遇油自动破胶，利于返排的优点。通过TEM与DLS研究机理发现Ca2+会促进表面活性剂-聚合物自组装体系形成更加庞大的聚集体，进而使转向酸得以转向。     

丙烯酰胺共聚物乳液增稠剂的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(SAMPS)为聚合单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用反相乳液聚合法,合成了微交联型丙烯酰胺共聚物乳液。当n(AM)∶n(SAMPS)=3∶2,MBA为单体总质量的0.08%,过硫酸铵为单体总质量的0.03%,异丙醇为单体总质量的0.3%,亚硫酸氢钠为单体总质量的0.06%时,合成产物具有优良的增稠性能和耐电解质性能。测试结果表明,质量分数1%的聚合物水溶液黏度大于1.0×105mPa.s,质量分数1.2%的聚合物水溶液在质量分数0.1%氯化镁和氯化钠存在时的黏度保持率分别为32.76%和24.66%。另外该聚合物乳液的残留丙烯酰胺(2 mg/kg,反相时间(15 s。     

影响弱凝胶体系成胶的因素

弱凝胶是由浓度（800～1000mg/L）的聚合物与交联剂形成以分子间交联为主,黏度在100～3000mPa·s之间,具有溶液三维网络结构的弱交联体系;具有成本低、成胶时间长,聚合物和交联剂用量低等特点。本文综述了聚合物性质、交联剂性质、pH值、温度、矿化度等因素对弱凝胶体系成胶的影响。     

溶液/乳液二次聚合制备单分散微米级交联聚苯乙烯微球的研究

尝试一种不同于以往传统方法合成单分散微米级 (6-1 0μ)交联聚苯乙烯微球—溶液 /乳液二次聚合法。研究了引发剂、溶剂、交联剂、稳定剂、乳化剂含量对聚合物微球粒径的影响 ,得出最佳的反应条件。研究发现粒径随引发剂和交联剂浓度的增加而增大。随介质水用量的增加而增大 ,随乙醇用量增加而减小 ,随稳定剂和乳化剂浓度的增加而减小。     

油田用延时性高黏凝胶制备方法研究

基于改性淀粉凝胶于调剖堵水、封堵、钻完井等方面优异的使用性能及应用前景。以淀粉、丙烯酰胺(AM)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,利用淀粉同烯类单体进行接枝共聚,通过交联剂来实现共价键交联,在实验室条件下合成一种适用于中、高温油藏,成胶时间延时至2 h内可控的高强度的改性淀粉凝胶。研究了引发剂的用量、交联剂的用量、反应温度、p H值对胶体成胶性能(体系黏度和成胶时间)的影响。结果表明:在引发剂质量分数介于0.04%~0.06%,交联剂质量分数在5.1%左右,反应温度为80℃,体系p H为10时所制得的聚合物胶体性能最佳,其体系黏度对应为1 950×103 m Pa·s。     

中空结构的光/温敏PNIPAM/SiO_2聚合物微球的研究

以蒸馏沉淀聚合法合成了单分散的光、温度双响应中空微球:以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)表面改性的Si O2球为模板、温度响应的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、光响应的对二甲基丙烯酰胺偶氮苯(BMAAB)为交联剂,加入少量二乙烯基苯(DVB)助交联剂,并以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,合成以二氧化硅为核,壳层为偶氮苯交联的PNIPAM核壳微纳米粒子。再利用氢氟酸选择性刻蚀除去SiO_2内核形成具有中空结构的光/温敏的PNIPAM聚合物微球。PNIPAM中空微球具有最低的低互溶临界温度(LCST),约为32℃。使用TEM、FT-IR等手段对得到的聚合物微球的组成和结构进行了表征。接着,将荧光物质罗丹明B分子成功载入了中空微球,并验证了其光和温度的双重控制释放行为。结果表明采用蒸馏沉淀聚合法成功制备单分散的聚N-异丙基丙烯酰胺中空微球,该微球具有优异的光/温度双重控制释放行为。     

中空结构的光/温敏PNIPAM/SiO_2聚合物微球的研究

以新颖的蒸馏沉淀聚合法合成了单分散的光、温度双响应中空微球。主要的内容包括:以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)表面改性的SiO_2球为模板、温度响应的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、光响应的对二甲基丙烯酰胺偶氮苯(BMAAB)为交联剂,加入少量二乙烯基苯(DVB)助交联剂,并以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,合成以二氧化硅为核,壳层为偶氮苯交联的PNIPAM核壳微纳米粒子。再利用氢氟酸选择性刻蚀除去SiO_2内核形成具有中空结构的光/温敏的PNIPAM聚合物微球。PNIPAM中空微球具有最低的低互溶临界温度(LCST),约为32℃。我们使用TEM、FT-IR等手段对得到的聚合物微球的组成和结构进行了表征。接着,将荧光物质罗丹明B分子成功载入了中空微球,并验证了其光和温度的双重控制释放行为。结果表明采用蒸馏沉淀聚合法成功制备单分散的聚N-异丙基丙烯酰胺中空微球,该微球具有优异的光/温度双重控制释放行为。