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随着稠油开采程度的加深,稠油降粘剂的设计合成和降粘机理成为研究热点。现有的降粘剂所形成的乳状液过于稳定,破乳脱水困难,导致后处理成本高。理想的降粘剂要求具有高的乳化降粘效率、一定的抗温耐盐性能,重点是所形成的乳状液易于破乳脱水,达到流动降粘、静置脱水的效果。通过在丙烯酰胺类聚合物主链中引入特殊功能的结构单元所制备的聚合物型降粘剂,同时具备功能基团和高分子的优势,因此更具有应用前景。本文主要设计合成了一种可聚合的硅氧烷季铵盐单体(SQ),进一步与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行自由基聚合反应制备系列聚合物,对单体和聚合物的结构及溶液性能进行表征,并研究了聚合物对稠油的降粘性能。论文包含以下几个方面的工作:1,设计合成了一种新型的硅氧烷季铵盐单体(SQ),通过核磁共振、红外光谱等手段对单体分子进行结构表征,同时通过表面张力法、荧光探针法和电导率法研究了硅氧烷季铵盐单体的表面活性,结果表明该单体具备优异的降低水溶液表面张力的能力,临界胶束浓度(CMC)为0.76g/L,可将水溶液的表面张力降至30.55 mN/m。2,通过自由基溶液聚合法,以自制的硅氧烷季铵盐单体(SQ)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,制备一系列二元聚合物 PASQ(AM/SQ)、PAA(AM/AMPS)和三元聚合物 PAASQ(AM/SQ/AMPS)。通过核磁共振、红外光谱和元素分析测试表征聚合物的结构组成,通过激光光散射测定了聚合物的分子量。TGA和DSC测试结果表明含硅氧烷季铵盐的聚合物具备更强的耐热性能,应用前景广阔。3,通过表面张力、界面张力、荧光光谱、动态光散射和表观粘度测试研究了聚合物的溶液性能,并考察了浓度及温度对聚合物在水溶液中的聚集行为的影响。结果表明,虽然聚合物的表面活性较差,但其界面活性较高,且硅氧烷单体的加入增强了聚合物水溶液对稠油的润湿性能。4,系统研究了聚合物水溶液对稠油的降粘效果,考察了油水比、聚合物的浓度对降粘效果的影响。结果表明,随着油水比的降低和聚合物浓度增大,乳状液的粘度先快速下降后基本维持稳定,按照结果,测试选取最佳的油水比和聚合物浓度。通过乳状液类型的观察及稳定性分析测试研究了乳状液的稳定性,并测定了含硅氧烷季铵盐的聚合物降粘剂的抗盐和耐老化性能。研究表明,含硅氧烷季铵盐的聚合物不仅具备优异的降粘效果,一定的耐温抗盐性能,且所形成的乳状液稳定性适宜,易于破乳脱水。当浓度为1.0g/L时,含硅氧烷季铵盐的聚合物PASQ和PAASQ的降粘率可超过90%;降粘剂水溶液在浓度为15000mg/L氯化钠、800mg/L氯化钙和800mg/L氯化镁水溶液中仍然保持原有的降粘效率;降粘剂水溶液在65℃恒温条件下老化15天降粘效果不变;最重要的是,含硅氧烷的聚合物降粘剂可降低乳状液的稳定性,本文采用稳定性分析仪分析测定乳状液在半个小时内的稳定性,结果表明添加含硅氧烷的聚合物PAASQ后的乳状液在半个小时的脱水率可达90%。综上所述,含硅氧烷季铵盐的聚合物降粘剂达到了流动降粘和静置脱水的效果。