AA/AM/AMPS共聚物降滤失水剂的超浓反相乳液聚合及性能研究

选用丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），采用超浓反相乳液聚合法合成油田降滤失水剂。通过红外光谱（FTIR）分析验证三元AA/AM/AMPS共聚物；分别考察了乳化剂用量、水相体积分数、水相pH值对降滤失水剂滤失水性能和稳定性能的影响。     

AA/AM/AMPS的超浓反相乳液合成降滤失水剂的稳定性研究

采用超浓反相乳液聚合法对AA／AM／AMPS三元共聚合,合成稳定性较好的油田钻井用降滤失水剂。研究了乳化剂种类和用量、水相体积分数、温度、搅拌速率等因素对超浓反相乳液聚合的影响。结果表明。当乳化剂为油相质量分数的12％（w）．复合乳化剂Span-80和Tween-60的比为9：1（m）,水相体积分数为79％。聚合物存放温度为20℃,搅拌速率为1000r／min的条件下,聚合物乳液的稳定性Ф=2％。     

钻井液用超支化反相乳液聚合物的合成及其性能

以丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺为原料,采用氧化还原引发剂体系,在RAFT试剂存在下,通过反相乳液聚合制备了超支化P(AA-AM-AMPS)反相乳液聚合物。研究了引发剂比例及用量、油水体积比、乳化剂的HLB值及其用量等因素对共聚物的水溶液表观黏度及所处理钻井液的流变性和滤失量的影响。结果表明,当引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠=1∶1,引发剂用量为0.16%~0.2%,油水体积比为0.875~1.0,复合乳化剂HLB值为6.9~7.1,复合乳化剂用量为7.6%~8.5%时,制得反相乳液聚合物的水溶液表观黏度为66~71 mPa·s,该超支化P(AA-AMAMPS)反相乳液聚合物在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基浆中具有较好的增黏、降滤失能力,抗温、抗盐能力强,同时具有较强的润滑能力,在淡水基浆中加量为1%时润滑系数降低率为68.3%。     

油井水泥降失水剂ＦＰＱ－１的反向乳液聚合

采用反相乳液聚合法,以有机物Ｑ和Ｐ为原料,白油为分散介质,Ｓｐａｎ－８０和Ｔｗｅｅｎ－８０为复合乳化剂,合成二元共聚降失水剂ＦＰＱ－１。通过傅里叶红外光谱对ＦＰＱ－１的结构进行了表征,并研究了单体配比、引发剂加量和乳化剂加量对ＦＰＱ－１降失水性能的影响,当Ｑ和Ｐ的摩尔比为２∶３,引发剂加量为１．０％,乳化剂占乳液的质量分数为８％时,合成的降失水剂ＦＰＱ－１具有优良的降失水性能。对加有降失水剂ＦＰＱ－１的水泥浆进行了全面的性能评价,结果表明,当ＦＰＱ－１掺量为１．５％时即可把滤失水量控制在２０ｍＬ以下;在压力为３９．６ＭＰａ,温度为６０℃,ＦＰＱ－１掺量为１．５％的条件下,水泥浆稠化曲线具有“直角稠化”特点,满足现场固井施工要求;且ＦＰＱ －１具有较好的耐温耐盐性,与分散剂ＦＡＳＡ、缓凝剂ＭＡＭ的配伍性良好。     

AA/AM/AMPS超浓反相乳液聚合合成钻井液降滤失剂的研究

所合成的AA／AM／AMPS三元共聚合超浓反相乳液以白油为外相，可直接用作水基钻井液的降滤失剂。根据2．0％反相孔液在淡水基浆中的降滤失效果，得到了最佳合成条件：单体在水相中的质量分数55％。水相体积分数85％，乳化剂为油相质量的12％，引发剂K2S2O8与单体的摩尔比为0.2％，单体中水化基团（羧酸根，磺酸根）与吸附基团（酰胺基）摩尔比为1：1，实验中为0．75：1。在淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水基浆中加入2．0％反相乳液，其API滤失量分别为12.2、14.3、19.5、14.0mL，在150℃滚动老化16小时后分别为13．8、19．2、28．0、16．3mL。该反相乳液稳定性良好，在3000r／min离心分离60min，油相分离率为2．2％，在室温储存3个月。油相分离率为6．0％。图6表1参17。     

共聚物钻井液降滤失剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,采用氧化还原引发体系合成了一种四元共聚物水基钻井液降滤失剂。确定了最佳合成条件:单体配比为AM/AMPS/AA/DMC=55∶30∶10∶5(质量比),引发剂加量各为0.3%(单体浓度为1),单体总浓度为20%(质量分数),反应温度为50℃,溶液p H值为7,反应时间为4 h。对聚合物进行了红外表征,合成产品与设计结构一致。钻井液性能评价结果显示:淡水基浆中聚合物加量为0.7%时,常温中压滤失量为6.0 m L,经过180℃老化后,API滤失量为8.2 m L,高温高压滤失量为11.6 m L;聚合物加量为1.0%时的页岩相对回收率达到99.4%。说明AM/AMPS/AA/DMC聚合物降滤失能力强,且热稳定性和抑制性能好。     

反相乳液聚合制备聚丙烯酸钠

采用反相乳液聚合法合成聚丙烯酸钠 ,研究了反应温度、引发剂用量、乳化剂用量及配比和单体中和度对产物相对分子质量的影响。结果表明 ,最佳的反应温度为 45℃ ,引发剂浓度为 4 0mmol/L ,乳化剂 (占油相 )质量分数为5 % ,单体中和度为 70 %。     

加盐超浓反相乳液的合成、表征及性能研究

采用超浓反相乳液聚合法对AA／AM／AMPS三元单体共聚合，合成出了钻井液用降滤失剂，研究了加盐对产物降滤失性能和稳定性的影响，并通过热重分析法和差示扫描量热法对合成聚合物进行了表征。结果表明，盐的存在一定程度上提高了聚合物乳液的降滤失性能及稳定性，但对聚合物的耐热性能没有显著的影响。     

反相乳液法合成高分子量聚丙烯酸钠

以Span-85和Span-60作为复合乳化剂，采用反相乳液聚合法合成了高分子量聚丙烯酸钠。研究了复合乳化剂的配比对聚合体系稳定性的影响以及中和度、过硫酸盐-亚硫酸氢钠引发剂和不同溶剂对聚合物性能的影响。结果表明，最佳的实验条件为：中和度95％，乳化剂用量10％（油相），其中Span-60占乳化剂用量的95％，引发剂用量（以单体质量分数计）分别为K2S2O8 0．06％，NaHSO3 0．02％，选用环己烷作溶剂。在最佳实验条件下，合成聚合物相对分子质量达1．24×10^7，且水溶性能优于其他聚合条件下所得产品。     

梳形大分子乳液合成及特性黏数的影响因素研究

将10-羟基葵酸与氯丙烯反应得到具有长亲水链结构的新型功能单体B。利用反相乳液聚合法,将癸烷、乳化剂、丙烯酸、丙烯酰胺和单体B混合,以偶氮二异丁腈的盐酸盐为引发剂,合成梳形大分子聚合物乳液comb。研究了pH值,AM、AA、单体B、引发剂加量,单体总质量分数,聚合温度和反应时间对comb特性黏数的影响,并通过正交实验确定了高特性黏数梳形大分子乳液的最优合成条件：反应温度40℃,pH值7,单体总质量分数40%,AA、单体B和引发剂分别占单体总质量的20%、5%和0.15%,反应时间6 h。在最佳聚合条件下合成的comb有效含量30%,特性黏数22.9 dL/g。     

抗高温反相乳液增黏剂DVZ-1的研究与应用

针对新疆塔东地区深井高温下导致钻井液流变性变差等问题,采用氧化还原体系,利用反相乳液聚合法,以白油为油相,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为原料,合成了抗高温钻井液用增黏剂DVZ-1。研究了单体配比、引发剂和反应温度等条件对产品性能的影响,并借助于红外光谱、热重分析及凝胶色谱仪对合成产物进行了表征,评价了该产品在钻井液中的增黏性、高温稳定性和降滤失性,并分析了其作用机理。结果表明,DVZ-1的最佳合成条件为单体质量分数为50%（相对于水相）,引发剂用量为0.2%,油水比为1:1,复合乳化剂质量分数为7%（相对于油相）,单体物质的量比为AMPS:DMAM:NVP=1:4:0.5,pH值为8,反应温度为50℃,反应时间为6 h,合成的DVZ-1热稳定性好,抗温达220℃,在淡水、盐水和饱和盐水基浆中均有较好的增黏和降滤失作用,在塔东GC14井和大庆XS7-H1井等6口井的现场应用过程中,解决了钻井液高温减稠、窄环空间隙条件下携岩等问题,保障了钻井作业的顺利实施。      

丙烯酸反相乳液聚合稳定性的研究

用反相乳液聚合的方法，以高分子乳化剂与低分子乳化剂复配作为乳化系统，合成了稳定的高固含量的油包水型（Ｗ／Ｏ）聚丙烯酸胶乳。详细讨论了乳化剂性质及用量、丙烯酸的浓度及其共聚单体丙烯酰胺的用量、水相的ｐＨ值、油相体积分数和聚合工艺等因素对单体乳液及聚合体系稳定性的影响。     

Isopar M丙烯酸钠反相乳液聚合及其稳定性

以Isopar M为油相,采用反相乳液法对丙烯酸钠聚合进行了研究。通过对反相乳液电导率变化的测定,考察了反相乳液的稳定性及在反相乳液中复合乳化剂配比、油水质量比、氧化还原引发剂和调节助剂对反相乳液的稳定性和聚丙烯酸钠转化率的影响。实验结果表明,Isopar M反相乳液稳定性最佳条件为:在油相中乳化剂用量为6%(w),m(Span60)∶m(Tween80)=15∶1、油水质量比为1.74∶1;在氧化还原引发剂中过硫酸钾与乙二胺的质量比为2、45℃、pH≥10的条件下,丙烯酸钠的转化率为97%;添加适量的乳化助剂、抗交联剂和除氧剂等调节助剂可得到较稳定的反相乳液和较高相对分子质量的聚丙烯酸钠产物。     

苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元无皂乳液共聚

对苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元无皂乳液聚合体系进行了研究,考察了聚合体系中丙烯酸用量、中和度和过硫酸钾引发剂用量等因素对乳液稳定性、单体转化率、乳胶粒径及其分布的影响,并对乳胶粒子的成核机理进行了探讨。实验结果表明,聚合体系中丙烯酸钠起反应型乳化剂的作用,在丙烯酸用量为单体总质量的10%、体系pH为5.6时,可制得稳定的乳液;在中和度一定的条件下,单体转化率随丙烯酸和过硫酸钾用量的增加而增大;体系以均相成核方式为主,乳胶粒子的分散系数小于1.03。     

ABEP-NaHSO3引发AM／DMDAAC反相微乳液共聚的研究

研究了用N，N-二乙胺基偶氮二异丁脒盐酸盐（ABEP）和NaHSO3组成的复合引发体系，以丙烯酰胺（AM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为单体，失水山梨醇脂单油酸酯（Span-80）和壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）为复合乳化剂，以液体石蜡为连续相，在反相微乳液中制备PAM／DMDAAC阳离子型共聚物。探讨了乳化剂用量、单体摩尔比、引发剂用量、油水比、溶液的pH对共聚物的特性粘数和转化率的影响。结果表明，在优化反应条件下可得到转化率为98．7％、特性粘数为1879．4mL·g^-1的共聚物。     

反相乳液聚合制备丙烯酰胺-丙烯酸铵共聚物

采用反相乳液聚合法,以液体石蜡为连续相、丙烯酰胺和丙烯酸水溶液为分散相、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,制备了丙烯酰胺(AM)-丙烯酸铵(AA)共聚物;考察了引发剂含量、单体AM含量、复合乳化剂Span-80与Tween-80的配比、聚合体系pH、聚合温度、油水比等对AM-AA共聚物性能的影响。较佳的聚合条件为:过硫酸铵占单体总质量的0.7%,AM占丙烯酸质量的40%～45%,m(油)∶m(水)=1.1,m(Span-80)∶m(Tween-80)=92∶8(Span-80和Tween-80复合乳化剂的亲水亲油平衡值约为5.2),聚合温度60～70℃,聚合体系pH约为9.0。在此条件下,制得的AM-AA共聚物的黏度较大,稳定性较好。     

疏水缔合AM／AMPS／MJ-18三元共聚物的合成

采用反相乳液聚合法,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铰（MJ-18）为原料,合成了疏水缔合AM／AMPS／MJ-18三元共聚物,考察了反应条件对乳液稳定性、单体转化率、共聚物特性粘数及抗盐性的影响。确定了最佳合成条件：反应温度25℃,过硫酸铵／亚硫酸氢钠引发剂加量（以水相质量计）0．15％,Span-80／Tween-80复配乳化剂加量（以油相质量计）6％,油水体积比1：1,体系pH值7～9,单体总加量（以水相质量计）50％,其中疏水单体MJ-18含量0．6％。     

涂料用纯丙乳液的性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸(MA)为主要原料,利用半连续乳液聚合工艺,制备了一种涂料用纯丙乳液基料;考察了乳化剂、引发剂用量及pH值对产物性能的影响。结果表明,当w(乳化剂)=3%,w(引发剂)=0.35%,pH在8~9左右时,涂膜的吸水率达到7.9%,残余单体量<0.5%,水稀释稳定性,钙离子稳定性,冻融稳定性均通过测试,纯丙乳液具有较好的综合性能。     

抗高温超分子降滤失剂的合成及性能评价

针对深井、超深井高温钻井过程中钻井液处理剂耐温能力不足、滤失造壁性能差等问题,以超分子聚合物的聚合理论为基础,以AMPS、AM与N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体,合成了一种三元共聚物降滤失剂。通过优化实验确定了最佳合成条件:单体物质的量比AM︰AMPS︰NVP=6︰3︰1,引发剂含量为0.2%,单体总含量为15%,反应温度为50℃,反应时间为4 h。采用红外、热重、TEM对合成产物进行了结构分析,结果表明合成的超分子降滤失剂是由具有特殊功能基团的单体通过自由基聚合而成的,侧链的功能基团通过氢键、亲疏水性、离子键等协同作用形成空间的有序网络结构。这种非共价键的网络结构外界条件变化时,能够迅速改变结构以适应外界条件的变化。此外,分子间强的分子间作用力使超分子降滤失剂具有快速适应环境变化的能力,表现出好的抗温、抗盐和抗钙性。在4%淡水基浆中考察了合成降滤失剂的降滤失性能,合成降滤失剂的抗温性明显优于PAC-LV,抗温高达180℃。