分子间高缔合比例疏水聚合物研究(Ⅱ)

以进一步提高耐温抗盐性能和降低所引入疏水基团的负面影响为设计目标,设计了主链采用C—C键连接、刚性的苯环结构作为间隔基团、采用─O─键连接聚合物的主链和疏水基团的新型疏水缔合聚合物的分子结构;通过合理选择疏水基团、间隔基团和键接方式,设计出了满足分子间缔合比例要求的非离子型疏水单体ANPE（Allyl-(4-Nonyl) Phenyl Ether）;采用相转移催化法,且以低毒性的丙酮代替苯作为有机溶剂合成了疏水单体ANPE;对AM、AA和疏水单体ANPE进行三元胶束共聚合,获得了分子间高缔合比例疏水缔合聚合物（ANPE-HAWP）;红外和紫外表征谱图证明了疏水单体ANPE和疏水缔合聚合物（ANPE-HAWP）的分子结构。     

分子间高缔合比例疏水缔合聚合物研究(Ⅲ)

对ANPE-HAWP的增粘、耐温、抗盐和抗剪切性能进行了研究和评价,实验结果表明：ANPE-HAWP溶液具有临界缔合浓度（CAC );其耐温抗盐特性明显不同于P（AMPS-AM）参比样品;ANPE-HAWP的溶液结构具有快速可逆恢复的特点,剪切作用对ANPE-HAWP溶液结构所造成的破坏与自发进行的疏水缔合结构恢复的趋势可以达到动态平衡。拟合直线交点法对不同类型疏水缔合聚合物临界缔合浓度的测试结果说明ANPE-HAWP中的疏水基团能够更有效地参与分子间缔合结构的形成,从而在较低的浓度下形成了空间网络结构,从而初步验证了设计分子间高缔合比例HAWP是合理的和可行的。     

缔合程度对疏水缔合聚合物增黏性和抗剪切性影响研究

渤海油田具有原油黏度高、储层厚度大、平均渗透率高和非均质性严重等特点,水驱采收率低。疏水聚合物驱广泛用于海上油田的"稳油控水"。为了进一步探索疏水缔合聚合物增黏机理,针对渤海油田储层特征和流体性质,开展疏水缔合聚合物缔合行为及其影响因素研究。结果表明,β-环糊精可以包裹疏水缔合聚合物分子链上疏水基团,调节聚合物分子链上疏水基团间的缔合程度,进而降低聚合物分子线团尺寸和溶液黏度。与缔合黏度相比较,岩心孔隙剪切作用对本体黏度影响较小。岩心孔隙对疏水缔合聚合物溶液具有较强的剪切作用,造成黏度保留率大幅度降低,并且聚合物浓度愈高,黏度保留率愈小。     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法 ,合成了疏水缔合型丙烯酰胺 /2 丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能 ,同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明 ,稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主 ;在临界缔合浓度以上 ,缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂 ,模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高 ,表现出明显的抗盐性质 ,其临界缔合浓度约为 5 0 0mg/L。使用时可用油田采出水直接配注 ,因而在提高采收率的同时 ,还进一步降低了聚合物的用量 ,同时还解决了产出污水的重复利用问题     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法，合成了疏水缔合型丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能，同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明，稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主；在临界缔合浓度以上，缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂，模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高，表现出明显的抗盐性质，其临界缔合浓度约为500mg／L。使用时可用油田采出水直接配注，因而在提高采收率的同时，还进一步降低了聚合物的用量，同时还解决了产出污水的重复利用问题。     

疏水缔合型和非疏水缔合型驱油聚合物的结构与溶液特征

考察三次采油过程中所用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)结构与性质的差异,通过对其结构表征以及对其增黏性、耐温性和抗盐性的测试,结合扫描电镜(SEM)对两种聚合物溶液微观结构形态的观察,讨论疏水基团的存在对聚合物溶液性质的影响。结果表明,相对于HPAM,AHPAM溶液因结构中含有的疏水基之间的相互作用使高分子间进一步形成缔合的网络结构而具有良好的增黏性、耐温性和抗盐性。     

聚合物(丙烯酰胺-N,N-二丁基丙烯酰胺)的流变学特性及其疏水缔合行为研究

由N,N-丁基丙烯酰胺(DBA)与丙烯酰胺(AM)经自由基微乳液聚合制备了水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物.利用旋转流变仪和荧光光谱仪对水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物的流变学特性及其疏水缔合行为进行研究.结果表明,该共聚物溶液有两个临界缔合浓度(CAC):0.4g/L与0.6g/L.当聚合物溶液浓度小于0.4g/L时,溶液发生分子内和分子间缔合,主要以分子内缔合为主,增粘幅度较小;当溶液浓度大于0.6g/L时,DBA-AM共聚物强极性基团与水分子间形成强烈的氢键而溶解,分子间形成大量疏水微区,进而形成超分子聚集体及空间网络结构,表现为溶液宏观粘度急剧增加.     

疏水缔合聚合物溶液性能及其驱油效果

针对胜利油田高温高盐的油藏环境,设计合成了一种具有梳型结构的疏水缔合聚合物,系统考察了该聚合物溶液的增黏性、耐温抗盐性、长期稳定性、注入性和驱油效果。实验结果表明,随着浓度的增加,溶液黏度呈指数增长,增黏性强。在高温高盐条件下,该疏水缔合聚合物溶液黏度均比常规聚丙烯酰胺溶液高,表现出优异的耐温抗盐性能。在90℃条件下,随老化时间增加,溶液黏度先增加后降低,60 d后溶液黏度值大于40 mPa·s,表现出优异的长期稳定性。随注入量增加,压力先增加后趋于平衡,达到0.5 MPa,表明其注入性良好。当注入浓度一定时,随着注入倍数的增加,提高原油采收率幅度先增大后趋于稳定;当注入倍数一定时,随疏水缔合聚合物浓度的增加,提高采收率幅度增大。     

抗盐聚合物储层适应性及其作用机制

基于物理模拟实验结果,对抗盐聚合物(枝化聚合物、聚表剂)驱油效果进行评价与分析,对于疏水缔合聚合物,以聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、分子聚集态、传输运移能力和驱油效果等为评价指标,考察缔合程度对疏水缔合聚合物油藏适应性的影响,探讨抗盐聚合物的储层适应性。结果表明:抗盐聚合物的增油效果与其黏度之间没有必然联系;抗盐聚合物油藏适应性与其聚合物分子聚集体形态密切相关,当其聚合物分子聚集体形态发生改变时,其在多孔介质内的传输运移能力及其非均质储层适应性随之改变;改变聚合物分子聚集态空间构型增加水溶液黏度的抗盐聚合物、评价其储层适应性时,不应过度关注其黏度指标,而应注重其分子聚集体与非均质储层间的适应性。     

离子型疏水缔合水溶性聚合物的研究进展

 疏水缔合水溶性聚合物由于其独特的溶液性质,在许多工业领域具有潜在的应用价值。离子型疏水缔合水溶性聚合物由于离子的存在,使此类疏水缔合聚合物不仅具有良好的水溶性和独特的溶液性能,并可实现聚合物性质的多重响应。因此,近年来离子型疏水缔合水溶性聚合物研究受到广泛关注。本文按带电基团与疏水基团的相对位置,将离子型疏水缔合聚合物分为I型（来自于不同单体）和II型（来自于同一单体）,并按离子基团的种类分类综述了阴离子型、阳离子型以及两性疏水缔合水溶性聚合物的研究工作现状。结合研究现状提出对离子型疏水缔水溶性聚合物的一些认识,并展望该方向的发展趋势,并提出甜菜碱型两性疏水缔合聚合物将成为今后此领域的研究热点。     

疏水缔合聚丙烯酰胺的性能评价

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺为主要研究对象,通过黏度法测定了其相对分子质量,利用元素分析、红外光谱等手段对聚合物的结构进行了表征,采用电导法测定了聚合物的溶解速率;同时,分别研究了疏水缔合聚丙烯酰胺和普通均聚聚丙烯酰胺的热稳定性以及浓度、时间、温度、盐度等条件对聚合物黏度的影响．实验结果表明,该疏水缔合聚合物表现了明显的热稳定性以及耐温、耐盐等性能．     

疏水缔合聚合物溶液的临界缔合浓度

为了从本质上说明缔合聚合物溶液的临界缔合浓度和其增黏机理,开展了缔合聚合物荧光光谱实验和在不同水质中的增黏性实验.结果表明:在缔合聚合物溶液中存在着两个临界缔合浓度(CAC1和CAC2),在黏浓关系研究中的临界缔合浓度是指第二临界缔合浓度(CAC2);缔合聚合物在人造淡水中的临界缔合浓度(800mg/L)远低于蒸馏水中的临界缔合浓度(2500mg/L);缔合聚合物在人造淡水中的黏度远高于其在蒸馏水中的黏度,说明缔合聚合物溶液具有较好的抗盐性;在蒸馏水中,MO4000溶液的黏度总比缔合聚合物溶液的黏度高,而在人造淡水中,缔合聚合物溶液的黏度却比MO4000溶液的高;在整个浓度范围内,聚合物MO4000在蒸馏水中的黏度总比在人造淡水中的黏度高,说明MO4000溶液的抗盐性差.     

交联聚合物微球-聚合物在水溶液中的复合*

针对交联聚合物微球–聚合物复合体系调驱技术,开展了交联聚合物微球–聚合物复合体系的溶液性能及其在溶液中结构形态的研究。研究中依据微观结构形态决定宏观溶液性质的原理,通过环境扫描电镜观察交联聚合物微球和疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）在溶液中的微观复合形态,并测定了交联聚合物微球–疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）复合体系的黏浓性质和剪切恢复能力,两种实验方法的结果相互印证,说明了疏水缔合聚合物（AP–P4）与交联聚合物微球之间存在着良好的协同作用,为进一步探讨二者的复合机理奠定了基础。     

超支化缔合聚合物的制备及驱油性能

针对油田用聚合物的分子主链是线性结构,其耐温抗盐及抗剪切性能不理想,开展了新型聚合物的制备及
性能研究。制备了超支化水溶性缔合聚合物（HPAPAM）,结构经红外光谱（IR）和核磁共振氢谱（1H NMR）表征证实。
HPAPAM 在极稀释浓度区,分子内缔合明显,表观黏度低,随着浓度的增加,分子内缔合逐步转为分子间缔合,增黏性
能提高。与一般缔合聚合物相比,HPAPAM 在吴茵搅拌器（5 档,67 s−1）剪切1 min 后的黏度最终恢复率达95%;受大
分子的超支化效应的影响,HPAPAM 在整个剪切速率范围内表现出幂律流体性质。超支化的分子结构增强分子间的
缔合能力,在总矿化度62 000 mg/L,75,80 ?C条件下老化60 d 的黏度保留率分别为89% 和60%。岩芯驱替实验表明
水驱至含水率98% 后,与原油黏度相当的0.5 PV 聚合物段塞及后续水驱提高17.5% 的原油采收率。研究为油田用新
型聚合物提供了新的认识和选择。     

实验及模拟研究两性疏水缔合聚合物增黏机理

两性疏水缔合水溶性聚合物具有良好的耐温、耐盐、耐剪切性能,在三次采油、酸化压裂等领域具有较大的应用潜力。室内合成了一种新型两性疏水缔合水溶性聚合物,分别研究了其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的黏度变化情况。同时,利用耗散粒子动力学模拟(DPD)方法对其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的水珠子扩散速率和疏水缔合聚合物的自组装结构进行了模拟研究。实验和模拟结果基本一致,利用耗散粒子动力学方法进一步证明了两性疏水缔合聚合物在水溶液的增黏机理和微观自组装结构。     

疏水缔合聚合物驱油数学模型

为了研究疏水缔合聚合物驱油规律和动态,建立了疏水缔合聚合物驱油数学模型。根据室内对疏水缔合聚合物溶液结构的研究成果,采用聚合物线形体和聚合物聚集体共同描述疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的性质变化和渗流特性,同时考虑了疏水缔合聚合物溶液在不同孔渗条件下水相相对渗透率降低能力、不可入孔隙体积系数的变化、吸附滞留与建立流动阻力的关系等物化问题。利用模型对岩芯驱油实验结果进行了拟合,数值模拟结果与实际岩芯驱油结果基本一致。表明该模型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液的驱油动态,为疏水缔合聚合物驱的理论研究和现场分析提供了研究方法。     

氨酯型疏水缔合水溶性聚合物的合成

采用自由基胶束聚合的方法合成了侧链上含有两个苯环和长链烷基的氨酯型疏水缔合水溶性聚合物,探讨了不同侧链链长的疏水聚合物及不同表面活性剂下共聚物溶液的增粘效果,当侧链上烷基碳原子数n=8及用十二烷基苯磺酸钠作表面活性剂时,共聚物具有较好的增粘性能。对聚合物的合成条件进行了研究,结果表明合成聚合物的最佳实验条件为:引发剂浓度0.2%,疏水单体摩尔用量0.5%,丙烯酰胺(AM)浓度10%~15%,表面活性剂用量0.75%。     

阳离子丙烯酰胺型疏水单体与丙烯酰胺共聚物水溶液黏度的研究

将阳离子水溶性表面活性大单体二甲基十六烷基(2-丙烯酰胺基丙基)溴化铵(DHAB)与丙烯酰胺通过自由基混合胶束聚合和溶液聚合法合成了具有不同疏水单体含量、不同缔合强度的疏水聚合物,在80℃条件下用表观黏度法研究了疏水单体含量(0.05 mol%～0.15 mol%)不同的聚合物溶液的缔合强度和温度对聚合物溶液表观黏度及流动活化能的影响.当疏水单体含量为0.15 mol%时,临界缔合浓度约为0.15wt%;实验结果表明外加盐(NaCl、CaCl2)对该类型的聚合物具有明显的盐增黏效应.     

疏水缔合聚合物APP4流变性能实验研究

采用RS6000测试了疏水缔合聚合物APP4的流变性能,并采用Carreau模型进行拟合.实验及拟合结果表明,疏水缔合聚合物具有较高的零剪切黏度,在质量浓度为500～2 000mg/L范围内,溶液由牛顿流体向假塑性流体转变的剪切速率在2.107～2.241 s-1附近,聚合物的质量浓度在3 000 mg/L时转变速率在...     

疏水缔合聚合物溶液形态的研究

用环境扫描电镜(ESEM)和动态光散射仪(DLS)对疏水缔合聚合物溶液形态进行了分析。结果表明,随着NaCl浓度的增加,实验所合成的疏水缔合聚合物的表观粘度先降低后增加而后再降低,但仍保持很高粘度。疏水缔合聚合物在去离子水体系中无论浓度高低均形成了空间网状结构。盐水体系中,当NaCl浓度为1000mg/L时所形成的结构与去离子水中的结构类似,均为网状结构,而在NaCl浓度为5000mg/L时,ESEM照片显示疏水缔合聚合物的结构为致密的树枝状结构。疏水缔合聚合物的浓度越大,其表观流体力学半径就越大,从而造成其增粘能力越强。