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最近几年,随着石油开采进入后期阶段,压裂技术作为油气井增产的一项重要措施已越来越显示出其重要性。在压裂作业过程中,压裂液的好坏对压裂施工的成败起到了决定性作用。目前使用的水基聚合物压裂液,其性能优良,但容易对地层造成二次伤害,粘弹性表面活性剂压裂液对地层伤害小,但施工成本较高,限制了其应用范围。因此,开发出具有“优质、低成本、低伤害”的压裂液成为了我们的首要目标。本文合成了一种可聚合表面活性剂疏水单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基十八烷基溴化铵,利用水溶液聚合法将其与丙烯酰胺和丙烯酸共聚制备了一种疏水缔合改性聚丙烯酰胺(HMPAM)。详细分析和讨论了反应条件对疏水缔合聚合物水溶液性能的影响,确定了其最佳合成条件。用红外光谱和核磁谱图对疏水单体和聚合物进行了表征,确定了分子结构。对疏水改性的聚丙烯酰胺的溶液性质进行了研究,考察了聚合物浓度,疏水单体含量、温度、无机盐对其溶液性质的影响。实验结果表明,疏水缔合聚丙烯酰胺水溶液表观粘度随聚合物浓度的升高的过程中存在一个临界缔合浓度(CAC),在CAC以上,疏水缔合聚合物形成分子间缔合作用,使溶液性质发生了很大变化,表现出优良的抗温、耐盐性。此外对疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性进行了表面张力测试,研究发现,随着HMPAM浓度的升高,水溶液的表面张力迅速降低。荧光光谱法测得其临界缔合浓度约为0.15%。利用粘度法、表面张力法、荧光光谱法、扫描电镜法对疏水缔合聚丙烯酰胺与表面活性剂的相互作用进行了研究。研究发现,HMPAM与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的相互作用由于受到疏水缔合作用和静电作用的双重驱动,二者的相互作用发生在临界胶束浓度之前,且二者的相互作用符合三阶段模型,即随着表面活性剂浓度的升高,复合体系粘度升高,达到最大值后进一步增加表面活性剂浓度,复合体系粘度降低。由于只受到疏水缔合作用的驱动,HMPAM与非离子粘弹性表面活性剂的相互作用发生在临界胶束浓度之后,且复合体系粘度单调增加。HMPAM与两性离子甜菜碱表面活性剂的相互作用发生在临界胶束浓度附近,且与表面活性剂疏水链长存在一定关系,当表面活性剂链长较短时,低表面活性剂浓度下,复合体系粘度基本不变,继续增加表面活性剂浓度,复合体系粘度降低;当表面活性剂链长较长时,复合体系粘度单调增加。