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随着石油勘探开发事业的发展,在石油可采、易采储量不断减少的情况下,油田勘探开发已向海洋、复杂地层、深井、中深井以及超深井方面发展。探井逐渐加深,井底温度接近220℃,随着油气井钻探深度的加深,地层温度也不断升高。高温不仅会使钻井液的稳定性变差,钻井液维护困难;而且在固井时使水泥浆稠化时间变短,失水量增大,水泥石强度衰退,导致常规水泥浆外加剂失效,难以满足施工要求。为满足高温高压固井要求,需要不断研究出新的性能良好而稳定的耐温降失水剂。而且三采中,由于油藏温度高以及矿化度高,要使驱油剂达到理想的效果,聚合物必须具有很好的增粘能力和很强的耐温抗盐性及抗剪切能力。但聚丙烯酰胺耐温抗盐性能较差,在高温时易水解,有盐存在时粘度急剧下降,而使其应用受到限制。我们希望通过制备具有不同结构特点的水溶性聚合物,重点改善其水溶液的耐温、抗盐等性能;系统分析水溶性聚合物结构与性能之间的关系,以指导其作为耐温抗盐型油田化学品的工业应用。
本论文开展了如下方面的研究:
(1)采用自由基水溶液聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚降滤失剂,制备了丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)三元共聚耐温型降滤失剂,通过红外(FTIR)光谱和核磁13C谱表征共聚物的结构,通过元素分析考察了共聚物组成。对共聚物的降滤失性进行考察。
(2)利用胶束聚合法,由丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸十八酯(SMA)共聚合成了疏水缔合型水溶性聚合物。利用自由基胶束聚合法合成了AM/AMPS/SMA三元共聚物,研究疏水缔合聚合物的结构表征,并研究共聚物溶液的流变行为。
(3)以丙烯腈和十一烯酸为原料合成疏水单体11-丙烯酰胺基十一酸;对共聚物的结构进行表征:采用元素分析法测定各组分的含量;核磁共振和红外光谱分析对产物的结构进行确认;DSC测定共聚物分子的微结构;采用凝胶渗透色谱(GPC)分析共聚物的分子量和分子量分布;考察共聚物溶液浓度、疏水单体含量、盐浓度、温度及不同pH等条件下共聚物溶液粘度的变化规律:研究了共聚物在去离子水溶液和盐水溶液,在剪切作用下表观粘度的变化及流体类型,溶液的剪切稳定性、触变性以及剪切率对溶液增粘性能的影响,NaCl浓度对共聚物溶液流变性能的影响;在以上研究的基础上,考察不同共聚物结构对溶液性能的影响;系统研究共聚物微观结构和宏观性能的关系。