温敏性微交联共聚物PAVD的溶液性能和微结构

以2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸钠(NaAMPS)、N-乙烯基己内酰胺(VCL)、二乙烯苯(DVB)为单体,采用胶束聚合法制备了温敏性微交联共聚物PAVD。采用FT IR、1H NMR和元素分析方法表征了该共聚物的分子结构,探讨了共聚物结构对其溶液性能的影响,且进一步分析了PAVD水溶液的温敏缔合过程。结果表明,在共聚物中同时引入交联单体DVB与疏水单体VCL后,适度的微交联结构与疏水基团的疏水缔合作用相互协同,赋予PAVD良好的增黏、耐温等性能,且具有温敏增稠特性,特别当PAVD共聚物分子中VCL单元数量较多,且溶液中PAVD达到一定浓度时;PAVD在水中形成了独特的网状结构,且在盐水中也能形成连续的缔合结构。     

新型端基型疏水缔合水溶性聚合物的合成及其性能

提出了端基型疏水缔合水溶性聚合物的分子结构设想,合成了新型端基型疏水缔合水溶性聚合物,克服了疏水基团在分子链中无规则分布的缺点;疏水基团位于分子链的两端,受分子链弯曲屏蔽的影响作用比一般的疏水缔合水溶性聚合物的影响小,使疏水缔合作用更加明显。评价了疏水端基大小和浓度对聚合物性能的影响和聚合物溶液的盐增粘性、抗温性、抗剪切性以及溶液中聚合物与外加表面活性剂的相互作用。结果表明,在水溶性聚合物分子的两端接上了不同的疏水基团,形成端基型疏水缔合水溶性聚合物,该类聚合物结构清楚,相对分子质量确定,并具有很好的增粘性、抗温性、抗盐性和抗剪切性;当疏水端基的质量分数为1.2%时,溶液的流出时间最长,说明缔合作用最强。     

一种疏水缔合聚合物水溶液的黏弹性与减阻特性研究

本文考察了一种疏水缔合聚合物BCG-1溶液的粘弹性,使用自制的流动回路摩阻测试系统测定了不同浓度下疏水缔合聚合物水溶液的摩阻性并进行了现场试验。实验结果表明：不同浓度的BCG-1水溶液的第一法向应力差N1均随剪切应力的增大而增加,高剪切应力条件下,表现出更强的弹性效应,且浓度越大,相同剪切应力条件下第一法向应力差N1的值越大;浓度小于临界缔合浓度时,G'小于G〞,分子链之间的缔合作用较弱,溶液中没有形成有效的空间结构,随着BCG-1浓度高于临界缔合浓度后,G'大于G〞,分子链之间的缔合作用增强;随着浓度的增加,疏水缔合聚合物溶液的G'和G"逐渐接近平行,疏水缔合作用对黏弹性的贡献所占比例逐渐减小,分子主链之间的相互缠结作用对黏弹性的贡献所占比例逐渐增大。降阻率随浓度的增加先上升后降低,在强剪切作用下,分子主链之间解缠结作用所需时间更长,水溶液的流动性减弱,降阻能力反而下降。增加相对分子质量并不是提高聚合物降阻能力的唯一方法,疏水缔合聚合物浓稠水溶液体系同样具有良好的降阻能力,现场施工表明,最高降阻率超过70%。     

剪切作用对不同聚合物溶液流度控制能力影响研究

为考察剪切作用对不同结构的聚合物溶液性能的影响,分别研究了高相对分子质量部分水解聚丙烯酰胺HPAM溶液和疏水缔合聚丙烯酰胺HAP0210溶液经过模拟炮眼剪切后的流度控制能力。结果表明,溶液中不同分子结构的聚合物经过模拟炮眼剪切作用后其流度控制能力存在显著差异。在炮眼剪切作用下,溶液中HPAM大部分分子链断裂,相对分子质量下降50%左右,分子链间缠结和堆积程度大幅度下降;而具有分子间缔合作用的HAP0210在溶液中的网络结构也受到破坏,相对分子质量下降30%左右,但仍能依靠疏水缔合作用在聚合物溶液中形成相互作用能力较弱的网络结构,使溶液表现出一定的抗剪切能力和较强的建立阻力系数和残余阻力系数的能力。     

疏水缔合聚合物质量浓度对其结构形貌的影响

用原子力显微观测(AFM)研究了不同质量浓度的疏水缔合聚合物(AP-P4)溶液在云母片上的结构形貌。观察到疏水缔合聚合物的质量浓度对结构形貌具有决定性的影响,在不同质量浓度下,其结构形貌有很大不同。质量浓度在200 mg/L 时,溶液结构主要是以聚集体的形式存在;当质量浓度大于500 mg/L 后,其结构发展为空间网状结构。AFM 这种方法有助于了解疏水缔合聚合物分子形态及其凝胶结构,同时也有助于研究疏水缔合聚合物溶液的结构。     

超高分子量缔合聚合物溶液的流变特征及微观结构研究

超高分子量缔合聚合物比普通缔合聚合物具有更高的分子量和更小的缔合度,因此具有不同的增黏性、黏弹性和微观结构。选择了相对分子量500万的普通缔合聚合物和相对分子量1 900万的超高分子量缔合聚合物溶液,通过渗流黏度测试装置和安东帕流变仪对其进行了渗流黏度、黏弹性测试。结果表明,超高分子量缔合聚合物通过自身的高分子量和分子链间相互缔合的协同作用,在多孔介质渗流中能形成更高的渗流黏度,在稳态剪切条件下具有更高的威森伯格数;通过冷冻蚀刻扫描电镜对超高分子量缔合聚合物溶液的微观结构观测表明,相对于普通缔合聚合物,超高分子量缔合聚合物溶液链与链间能形成更加紧密的网状结构;驱油实验研究表明,超高分子量缔合聚合物具有比普通缔合聚合物更好的驱油性能。     

疏水缔合型聚丙烯酰胺(HAPAM)和常规聚丙烯酰胺(HPAM)的增黏机理

疏水缔合型聚丙烯酰胺(HAPAM)与常规聚丙烯酰胺(HPAM)相比具有显著的高效增黏性、耐盐性和理想的耐温稳定性。通过测定HAPAM溶液的电导率和黏度,得到聚合物的临界胶束质量浓度为450 mg/L。通过红外光谱和核磁共振分析,可知HAPAM侧链含有长的烷基链,并且侧链含有双键,这些构成疏水基团,起到疏水缔合作用。扫描电镜观测结果从形态上直接说明了HAPAM和HPAM的增黏和降黏机理,HPAM溶液的表观黏度主是由非结构黏度η_n构成,HAPAM溶液黏度由非结构黏度η_n和结构黏度η_s共同构成。     

疏水缔合聚合物溶液特性及评价方法

为了研究疏水缔合聚合物溶液的结构和流动特性,同时探索适合于疏水缔合聚合物自身的实验评价方法,以聚合物凝胶为对比对象,分析了静态条件下浓度和矿化度对疏水缔合聚合物溶液结构的影响及在多孔介质中疏水缔合聚合物溶液流动动态表现。结果表明:一定条件下聚合物凝胶和疏水缔合聚合物溶液具有相似的溶液结构和流动特性;胶态分散凝胶在多孔介质中的流动存在转变压力,2组流动实验中疏水缔合聚合物溶液也表现出类似的转变压力,分析认为聚合物凝胶分子链间(内)的联结是化学交联,而疏水缔合聚合物为物理缔合,类似的分子链间(内)联结方式是两种体系有相似流动特性的内在原因。建议对疏水缔合聚合物溶液进行特性评价时应该同时结合HPAM溶液和聚合物凝胶溶液特性评价方法,开展深入的疏水缔合聚合物溶液与聚合物凝胶的对比研究工作。     

疏水缔合聚合物溶液的抗剪切机理研究

疏水缔合聚合物分子链上疏水基团的引入使其溶液具有独特的抗剪切性能,从而在油气田开采领域具有广阔的应用前景。为了研究该溶液的抗剪切机理,文章在淡水和模拟油藏条件下对疏水缔合聚合物溶液的粘度在剪切后的恢复情况进行了测试。结果表明,与部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,不管是在淡水还是模拟油藏盐水中,疏水缔合水溶性聚合物具有很好的剪切稀释性和抗剪切性,进一步证明了疏水缔合作用对缔合聚合物溶液的抗剪切性的贡献,从而可以指导油气开采用缔合聚合物的施工设计。     

一种非离子疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及性能评价

为了开发一种速溶性非离子疏水缔合聚合物,将易水溶的非离子表面活性剂型疏水单体十八烷基聚乙二醇1100甲基丙烯酸酯与丙烯酰胺共聚反应得到一种非离子型疏水缔合聚丙烯酰胺,采用核磁共振氢谱分析了合成聚合物的结构,利用激光光散射仪测定了合成聚合物的相对分子质量,并考察了合成聚合物的增黏性和耐温耐剪切性能。研究表明,所合成的二元共聚物的相对分子质量为3.18×10~6g/mol,黏度法测得的临界缔合浓度约为0.23%,SDS能显著提高溶液黏度。在剪切速率170 s~(-1)下,质量分数0.4%的合成聚合物溶液,在50数90℃下,由于疏水缔合作用的增强,黏度有明显上升;随温度进一步升高,黏度下降;在150℃下剪切30 min后的黏度仍高于50 mPa·s。扫描电镜分析表明,聚合物在常温下形成的网状结构较高温的致密。所合成的疏水缔合聚合物有作为压裂液增稠剂使用的应用前景。图6参13     

水解度对疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质的影响

以丙烯酰胺、丙烯酸钠及疏水单体共聚合成了水解度为25%的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM),采用加强碱在95℃高温下水解的方法,分别获得水解度50%和70%的聚合物,并研究三种不同水解度下HAPAM溶液的性能。实验结果表明:HAPAM水溶液的表观黏度随水解度的增大先增大后降低;不同水解度的HAPAM溶液表现出了一定程度的盐增黏现象,水解度为50%和70%的HAPAM盐溶液随着Ca2+、Mg2+浓度的增加出现相分离;不同水解度HAPAM溶液黏度随剪切速率的增加而降低,表现出明显的剪切稀释性;水解度低的聚合物溶液随聚合物浓度的增加更易表现出黏弹性,而水解度过高时,溶液只能表现出黏性行为;同一水解度的聚合物,随着NaCl浓度的增大,溶液的黏弹性呈现先增大后降低的趋势。图15参15     

AM/AA/SMA疏水缔合压裂液稠化剂的研究

疏水缔合聚合物具有独特的流变性、抗温和抗剪切性能,使其可以应用在油气开采领域。以甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）为疏水单体,以AM、AA为水溶性单体,采用胶束聚合法合成了疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）。实验确定了HAPAM的最佳合成条件,引发剂最佳用量为单体质量的0.3%,最佳pH值为6,最佳SMA用量为单体质量的0.4%,SDS的最佳用量为SMA质量的30%,链转移剂甲酸钠的最佳用量为2 mg/L。采用红外、荧光、紫外、旋转黏度计等仪器对产品进行分析,确定该HAPAM中存在疏水缔合基团,临界缔合浓度约为500 mg/L,产品具有较好的水溶性、增黏性和抗剪切性,其耐温性和抗盐性也较相同条件下合成的PAM有所改善。采用不同交联剂与该HAPAM进行交联反应,发现其与有机锆的交联性较好。分析认为该HAPAM存在作为压裂液稠化剂使用而进一步深入研究的重要意义。      

无机盐种类和浓度对疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

用AM（丙烯酰胺）、AA（丙烯酸）和疏水单体HB-18合成了一种疏水缔合聚合物，对其溶液性质与部分水解聚丙烯酰胺HPAM进行了对比评价，研究了无机盐对该疏水缔合聚合物溶液性质的影响，并对其影响机理进行了解释。结果表明，疏水缔合聚合物溶液具有明显的缔合行为和增黏效果，并具有比HPAM更好的抗温抗盐作用；无机盐的种类和浓度对疏水缔合聚合物溶液性质有明显的影响，特别是二价离子Ca^2＋、Mg^2＋对溶液性质的影响非常大。指出，在合成疏水缔合聚合物时，应该针对不同的地层矿化条件采用不同的分子结构；如果条件允许的话，溶液的配制过程应该灵活多变，以使溶液性能达到最佳效果。     

近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响

在前人的工作基础上设计了一个近井地带剪切模拟装置,选用两种较为典型的聚丙烯酰胺类聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)进行室内实验,研究两种聚合物溶液经剪切后的渗流特性。实验结果表明：随着吸水强度的增加,两种浓度为1750 mg/L的聚合物溶液的黏度和黏度保留率快速下降。由于自身的疏水缔合作用,HAPAM溶液剪切后具有高于HPAM溶液的黏度及黏度保留率。在吸水强度10 m³/(m·d)和20 m³/(m·d)条件下剪切两种聚合物溶液,经剪切后的HAPAM溶液的阻力系数和残余阻力系数远大于HPAM溶液的,HAPAM溶液的阻力系数损失率小于HPAM溶液,而残余阻力系数损失率大于HPAM溶液。经剪切后的HAPAM溶液具有更高的驱油效率,剪切后HAPAM的溶液原油采收率损失略高于HPAM溶液的。     

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文章使用荧光光谱、粘度法和冷冻蚀刻透射电镜等手段，研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)在水溶液中通过疏水缔合形成疏水微区、超分子聚集体及发展到空间网络的过程。在荧光实验中，以芘为探针，通过Ｉ₃/Ｉ₁与聚合物浓度的变化关系确定了溶液的临界缔合浓度，研究了疏水缔合聚合物在溶液中的缔合状态及网络结构的形成过程。使用透射电镜研究了疏水缔合聚合物溶液的微观结构，发现疏水缔合聚合物在一定浓度时可以形成网络结构。通过粘度法证实当溶液中有大量疏水微区生成时，聚合物溶液粘度将急剧增大。     

疏水缔合聚丙烯酰胺驱油性能研究

以组成均一的疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）与聚丙烯酰胺（PAM）为对象,在模拟我国主力油藏条件下研究了HAPAM与PAM的驱油性能。结果表明,HAPAM比PAM有更好的驱油性能,特别是在注入0．4-0．5PV时,提高采收率约高出2％～4％;HAPAM浓度对驱油性能影响十分明显,但当HAPAM浓度达到2000mg／L,原油采收率增幅减缓;HAPAM表现出比PAM更好的耐温抗盐性能。     

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

疏水缔合聚丙烯酰胺的结构表征及其缔合作用

研究了驱油用疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)的分子结构,并采用黏度、电导率、表面张力、荧光芘探针法测量了HAP溶液的临界缔合浓度(CAC),利用动态光散射(DLS)和扫描电镜(SEM)验证结果的可靠性,并分析HAP分子的缔合作用。结果表明,HAP为含有苯环且部分酰胺被取代的磺酸根阴离子疏水缔合型聚丙烯酰胺,不同方法测得的CAC为150~200 mg/L。HAP溶液质量浓度为100 mg/L时,粒径呈单峰状分布,无空间网络结构,表观黏度仅为21.67 mPa·s;200 mg/L时出现了分子间缔合,形成骨架较细的空间网络结构,粒径呈双峰状分布,聚合物黏度明显增大;500 mg/L时分子间缔合增强,粒径分布双峰右移,形成骨架较粗的空间网络结构,聚合物黏度显著提高为105.5 mPa·s。     

长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺驱油剂的制备与性能

以丙烯酸十八酯(ODA)为疏水单体,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)通过自由基共聚法制得长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺(PAMBA),采用红外光谱、X射线衍射对其结构进行了表征,并考察了其耐盐性、耐温性及耐剪切性能。研究发现,PAMBA水溶液中存在强烈的分子间缔合作用。合成的疏水缔合聚丙烯酰胺(PAMBA)具有阴离子磺酸基,因此具有良好的抗盐性。和未改性PAM相比,PAMBA在60℃下能保持较高的表观黏度,其耐温性和耐剪切性能明显提高。