AA/AM/AMPS共聚物降滤失水剂的超浓反相乳液聚合及性能研究

摘要

选用丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)水溶性单体，采用超浓反相乳液聚合法，非离子乳化剂乳化，过硫酸盐引发聚合生成油田降滤失水剂。通过傅立叶红外光谱(FTIR)分析和验证三元AA/AM/AMPS共聚物，用差热分析DTA和热重分析TG考察了三元AA/AM/AMPS共聚物的热稳定性。研究了单体配比中水化基团和吸附基团比例、引发剂用量、乳化剂用量、水相体积分数、单体水溶液的pH值和单体浓度对滤失水性能的影响，分析了乳化剂种类和用量、水相体积分数、搅拌速率、温度、单体水溶液的pH值因素对降滤失水剂贮存稳定性的影响，用正交实验方法确定了超浓反相乳液合成降滤失水剂的最佳工艺条件，并对其滤失水作用机理做了初步分析和探讨。
　　 正交实验的直观和方差分析结果表明，乳化剂用量对超浓乳液产品的滤失水性能和贮存稳定性有显著影响。相对于滤失水性能来说，滤失水性能随着单体中水化基团和吸附基团的比例、乳化剂用量、水相体积分数和单体浓度的增大先增加再减小，随着水相pH值的增大而增加，随着引发剂用量的增大而降低，优化的实验条件为引发剂用量为0.2％(mol)，乳化剂为油相用量的12％(wt)，水相体积分数为85％，单体配比中水化基团和吸附基团比例为1∶1，单体水溶液pH值为9，单体浓度为50％(wt)，且在降滤失水剂加量为0.2％(wt)时，测得的淡水泥浆滤失水量为12.2ml/30min。相对于贮存稳定性来说，非离子乳化剂有利于超浓反相乳液的形成，降滤失水剂的贮存稳定性随着乳化剂用量、搅拌速率的增加先增加再减小，随着水相体积分数、贮存温度的增加而下降，随着水相pH值的增大而增加。当乳化剂为油相质量分数的12％(wt)，且复合乳化剂Span-80和Tween-60的质量比为9∶1(wt)，水相体积分数为79％，降滤失水剂贮存温度为20℃，单体水溶液pH值为9，聚合搅拌速率为1000r/min，此条件下降滤失水剂的贮存稳定性￠=0.028。
　　 本文还分析和探讨了AA/AM/AMPS三元共聚物降滤失水剂的滤失水作用机理，通过实验和计算表明降滤失水剂的滤失水作用机理主要是依靠降低滤饼的渗透率来滤失水的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 文献综述

1.1油田降滤失水剂

1.1.1颗粒材料

1.1.2水溶性改性天然产物

1.1.3特种水泥体系

1.1.4水溶性合成聚合物

1.2降滤失水剂的发展趋势

1.3超浓乳液聚合研究进展

1.3.1超浓乳液聚合

1.3.2国外对超浓乳液聚合的研究

1.3.3国内对超浓乳液聚合的研究

1.4反相乳液聚合研究进展

1.4.1反相乳液聚合

1.4.2国外对反相乳液聚合的研究

1.4.3国内对反相乳液聚合的研究

1.5超浓反相乳液聚合

第2章 AA/AM/AMPS三元共聚合物的合成与表征

2.1实验部分

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器与设备

2.2AA/AM/AMPS三元共聚物的合成

2.2.1水相的配制

2.2.2油相的配制

2.2.3乳化聚合反应

2.3AA/AM/AMPS三元共聚物的红外表征

2.4 AA/AM/AMPS三元共聚物的差热分析和热重分析

2.5本章小结

第3章 超浓反相乳液合成降滤失水剂的滤失水性研究

3.1实验部分

3.1.1实验试剂

3.1.2实验仪器与设备

3.1.3 AA/AM/AMPS三元共聚物的合成

3.1.4降滤失水剂的滤失水性能

3.2结果与讨论

3.2.1引发剂用量对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.2.2水化基团和吸附基团之比对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.2.3乳化剂用量对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.2.4水相体积分数对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.2.5水相pH值对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.2.6单体浓度对降滤失水剂滤失水性能的影响

3.3本章小结

第4章 超浓反相乳液合成降滤失水剂的贮存稳定性研究

4.1实验部分

4.1.1实验试剂

4.1.2实验仪器与设备

4.1.3AA/AM/AMPS三元共聚合物的合成

4.1.4降滤失水剂的贮存稳定性

4.2结果与讨论

4.2.1乳化剂对降滤失水剂贮存稳定性的影响

4.2.2水相体积分数对降滤失水剂贮存稳定性的影响

4.2.3搅拌速率对超浓反相乳液合成降滤失水剂的贮存稳定性影响

4.2.4水相pH值对超浓反相乳液合成降滤失水剂的贮存稳定性影响

4.2.5贮存温度对降滤失水剂贮存稳定性的影响

4.3本章小结

第5章 超浓反相乳液合成降滤失水剂的正交实验研究

5.1实验部分

5.1.1实验试剂

5.1.2实验仪器与设备

5.1.3 AA/AM/AMPS三元共聚物的合成

5.1.4聚合物乳液贮存稳定性

5.1.5滤失水性能测试

5.2结果与讨论

5.2.1正交实验的设计

5.2.2直观分析

5.2.3方差分析

5.2.4正交实验最优化确定及验证

5.3本章小结

第6章 降滤失水剂的作用机理探讨

6.1聚合物降滤失水剂滤失水机理

6.1.1水化层的形成与作用

6.1.2吸附层的形成与作用

6.1.3高分子的保护作用

6.2影响降滤失水剂滤失水的因素

6.2.1水化基因和吸附基因的比例

6.2.2聚合物分子量

6.3AA/AM/AMPS的滤失水作用机理探讨

6.3.1降滤失水剂加量与滤失水量的关系

6.3.2滤饼质量与滤失水量的关系

6.4本章小结

第7章 结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

硕士期间发表(接收)论文

致谢