【摘 要】
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水溶性丙烯酰胺类聚合物由于其良好的增粘性及流变性等特点,广泛应用于提高采收率、钻井液、压裂液等石油工业中。其中,部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是油田中最常用的一类聚合物
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水溶性丙烯酰胺类聚合物由于其良好的增粘性及流变性等特点,广泛应用于提高采收率、钻井液、压裂液等石油工业中。其中,部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是油田中最常用的一类聚合物,然而,在油藏高温和高矿化度条件下,HPAM分子链发生水解和卷曲,造成结构破坏,最终导致其增粘和流变等性能下降。为改善HPAM增粘和流变等性能,本文引入功能单体N,N-二烯丙基-4-甲基十二烷基苯磺酰胺(DBDAP)和N,N-二烯丙基-4-甲基苯磺酰胺(TCDAP)分别与丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)共聚,分别合成了疏水缔合聚合物AM-AA-DBDAP(PAAD)和聚合物AM-AA-TCDAP(PAAT),对PAAD和PAAT结构进行了红外(FTIR)、核磁(NMR)表征,并测定其特性粘数。通过荧光光谱和粘度法测定了疏水缔合聚合物PAAD的疏水缔合浓度。考察了 PAAD聚合过程中单体投料比、引发剂浓度、温度和pH对PAAD表观粘度的影响,制备了 PAAD和长链3-甲基咪唑溴盐离子液体(CnmimBr,n=6,8,10,12,14和16)复合体系,当PAAD和CnmimBr(n=10,12,14和16)复合时,复合物溶液中会产生白色凝胶相,当PAAD和CnmimBr(n=6和8)复合时,当离子液浓度达到临界胶束浓度(cmc)时,复合物溶液始终保持澄清。当C6mimBr的浓度达到cmc时,导致复合物的粘度很低,而PAAD/C8mimBr复合物表现出较好的粘度。与单独的C8mimBr相比,在高温和高矿化度条件下,PAAD/C8mimBr复合物更能够有效降低油水界面张力值到0.85mM/m。当温度从30升高到90℃,PAAD/C8mimBr复合物的粘度从22.2降低到17.4 mPa-s,表现出良好的耐温性。PAAD/C8mimBr复合物还表现出良好的剪切稀释性和可恢复性。岩心驱动实验表明:PAAD/C8mimBr复合物提高采收率达21.65%。考察了 PAAT聚合过程中单体投料比、引发剂浓度、温度和pH对PAAT防膨率的影响,成功制备了 PAAT/咪唑氟硼酸盐离子液体复合体系,其中,PAAT/HmimBF4复合物表现出最高的防膨率。当PAAT为0.3 wt%,HmimBF4浓度为2 wt%时,PAAT/HmimBF4复合物防膨率达到85%,线性膨胀率为20%,能使蒙脱土的层间距从在水中的19.24降低到13.16 A,并且使页岩的压入硬度保留率达到75%,从而能够有效地降低粘土水化和膨胀。13C NMR谱证明了 PAAT和HmimBF4之间的相互作用。流变实验和TG-DSC结果表明,PAAT/HmimBF4复合物表现出比PAAT更好的热稳定性。
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