聚合物驱是一种应用广泛、技术成熟的三次采油方法。目前,聚合物在应用过程中面临各种稳定性问题:由于聚合物在配制泵送经过管线、井筒以及近井地带进入地层过程中的剪切降解;由于配制水、地层水中的氧、微生物导致的化学降解和微生物降解;由于无机盐、高价金属离子引起的聚合物链卷曲沉降。这些稳定性问题影响着聚合物的性能发挥,其中由于配制泵送导致的剪切降解是所有油田聚合物驱过程中都将面临的问题。研究显示剪切导致的聚合物黏度损失达到50%～70%,尽可能降低剪切作用对聚合物性能的影响,是从聚合物研发角度提高聚驱效果的可行途径。课题组前期提出用树枝状结构解决这一难题的设想,并成功合成了以乙二胺为核的驱油用树枝聚合物,研究结果表明树枝聚合物具有较好的剪切稳定性。而具有不同分子结构的不同代数树枝聚合物的支链条数不同,这将影响聚合物的抗剪切性能,本文旨在研究不同代数树枝聚合物剪切稳定性的变化规律,并考察树枝聚合物剪切前后微观结构的变化。论文首先在课题组前期的研究基础上,合成了以乙二胺为核的不同代数树枝大分子,并对树枝功能单体的改性步骤进行了改进,对不同代数树枝聚合物的合成条件进行优化,由三个代数聚合物的正交优化结果可知,随着聚合物代数增长,树枝功能单体加量成为影响聚合物性能的主要因素,且功能单体加量逐渐减少。通过核磁共振分别对树枝功能单体以及树枝聚合物的结构进行表征。论文通过动/静态光散射研究不同代数树枝聚合物溶液剪切前后的微观结构的变化,发现树枝聚合物代数越高,聚合物的流体力学半径、重均分子量和均方根回旋半径越大,而第二维利系数越小;剪切作用导致其微观尺寸的降低幅度也随代数的增大而下降。通过环境扫描电子显微镜对不同代数树枝聚合物剪切前后的微观形貌进行观测,发现随着代数增大,剪切作用对树枝聚合物网络结构的破坏程度下降。表明树枝聚合物依靠分子间的相互作用建立的分子聚集体随着代数增大而变强,使得其剪切稳定性增强。论文通过测定不同代数树枝聚合物溶液剪切前后的表观黏度随聚合物溶液浓度、剪切强度和剪切时间的变化,从增黏性的角度研究不同代数树枝聚合物溶液的剪切稳定性。发现三个代数的树枝聚合物均具有较高的黏度保留率,且随着代数的增加,树枝聚合物溶液的黏度及黏度保留率逐渐升高,剪切作用对其增黏性的影响减弱。在对剪切前后树枝聚合物溶液的稳态流变行为测试中发现,剪切作用使得各个代数树枝聚合物的剪切应力整体下降,拐点向高剪切速率移动;而随着代数增大,剪切应力的拐点向低剪切速率移动。此外,剪切作用导致各个代数聚合物的稠度系数整体下降,幂律指数升高,聚合物整体假塑性变弱,但代数增大,有利于聚合物保持更高的稠度系数,相应地幂律指数减小,假塑性增强。而树枝聚合物第一法向应力差测试结果,也同样表明剪切前后树枝聚合物的弹性表现随着代数的增大而增强。进一步对剪切前后不同代数树枝聚合物溶液的动态流变行为进行了测试。三代树枝聚合物储耗能模量均明显高于低代数的聚合物溶液;剪切后的三代树枝聚合物能够达到与剪切前的一代和二代树枝聚合物溶液相接近储耗能模量值。最后,综合分析剪切前后不同代数树枝聚合物微观结构的变化,对各个代数树枝聚合物的零剪切黏度趋势以及特征松弛时间进行推导,发现其变化趋势与静态光散射中重均分子量的测试结果相互印证。通过对聚合物的宏观性能综合分析可知,剪切作用对树枝聚合物的黏性及弹性影响随着代数增大而下降,其中,三代树枝聚合物表现出明显优越的剪切稳定性。从损耗因子的变化结果中可以发现剪切后树枝聚合物损耗因子增加,表明剪切作用对聚合物弹性的影响大于其黏性影响,而随着代数增加,剪切作用对树枝聚合物黏性影响和弹性影响的差异下降。