新型疏水缔合聚合物的合成和性能评价

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聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型水溶性高分子,是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一,广泛应用于石油、化工、水处理等领域。石油作为重要的能源和化工原料,是一种有限的不可再生资源,其储量正在不断地减少。为保证石油长期稳定供应,满足人类的需求,必须研究和发展新的石油开采技术。目前,国内使用的部分水解聚丙烯酰胺由于抗温抗盐抗剪切性能较差,应用受到很大的限制。因此,为了提高采油助剂的耐温、耐盐和耐剪切性能,本文在综述了国内外疏水缔合型耐温耐盐聚合物的研究进展上,提出了一种由丙烯酰胺,疏水单体,和强极性单体构成的新型疏水缔合盐聚合物。合成了两种疏水单体,利用疏水单体十四烷基-二甲基-(2-甲基丙烯酰胺基)乙基氯化铵,采用低温复合引发体系,合成了疏水缔合型聚合物BSC14-1。研究了单体总浓度、引发剂种类及用量、引发温度、pH值、疏水单体含量及添加剂等聚合反应条件对聚合物相对分子质量的影响,确定了最佳合成条件:单体总浓度30%,AM:AMPS:AA:C14MAC的摩尔比为85.8%:5%:9%:0.2%,引发剂AC-1和K2S2O8的浓度分别为0.025%和0.003%,引发温度15℃,pH值为6.5,添加剂尿素加量为5%。用稀释法测定了聚合物的相对分子质量,运用红外光谱对聚合物结构进行表征。考察了聚合物溶液的浓度、温度、盐浓度及剪切速率对聚合物溶液性质的影响。疏水缔合型聚合物BSC14-1水溶液的表观粘度随其浓度的增加,出现了一个临界缔合浓度(CAC)。与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相比疏水缔合型聚合物BSC14-1具有更好的耐温、耐盐和耐剪切性能。并且当剪切应力消失后,疏水缔合型聚合物BSC14-1溶液的表观粘度逐渐恢复,并表现出一定的剪切可逆性,对实际应用有重要的意义。通过高中低渗三种不同的岩心对BSC14-1水溶液的阻力系数,残余阻力系数,提高采收率的效能等进行了研究,并与部分水解聚丙烯酰胺HPAM进行了对比结果表明:同一浓度的BSC14-1,高渗透率岩心的阻力系数和残余阻力系数高于中渗透率级别岩心。2000mg/L聚合物溶液不适合用于水测渗透率低于1.09×10-3μm2的岩心。同一渗透率级别不同聚合物的阻力系数和残余阻力系数的实验结果表明,BSC14-1的阻力系数和残余阻力系数明显优于部分水解聚丙烯酰胺HPAM.不同渗透率级别岩心驱油实验结果表明:对BSC14-1来讲,高渗透率岩心的聚合物驱提高采收率值高于中渗透率级别岩心,中渗透率岩心的聚合物驱提高采收率值高于低渗率岩心,同一渗透率级别岩心不同聚合物的驱油实验结果表明:疏水缔合型聚合物BSC14-1提高采收率值高于部分水解聚丙烯酰胺HPAM提高采收率值5.2个百分点。
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