耐温抗盐疏水缔合聚合物AM/AMPS/OA的合成及性能

摘要

目前许多油田已经进入高含水期油藏三次采油阶段。聚合物驱技术室内实验和矿场试验研究表明，聚合物驱是提高原油采收率的有效方法，并且具有广阔的应用前景。但是最常用的聚合物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)虽然具有一定的驱油效果，随着地层中地层水矿化度的提高，HPAM的粘度下降很快，同时，油层较深的油井温度较高，对HPAM的热稳定性能有影响。此外，在聚合物溶液注入过程中，井底射孔炮眼时会对聚合物造成强剪切，将导致HPAM分子链断裂，使表观粘度大大降低。因此，HPAM在高矿化度、高温下以及高剪切下，其驱油效果并不理想。如何提高聚合物的耐温抗盐性能，同时具有较好的抗剪切性能，成为了急需解决的技术问题。
　　为了解决上述问题，本文从分子结构入手，对聚丙烯酰胺进行了改性，以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)、丙烯酸正辛酯(OA)为原料，采用自由基胶束聚合法，合成了一种耐温抗盐型疏水缔合聚合物。系统研究了引发剂质量分数，反应温度，引发剂中氧化剂与还原剂的摩尔比，AM与AMPS的摩尔比，十二烷基磺酸钠(SDS)含量，疏水单体含量对聚合物特性粘数和聚合物溶液表观粘度的影响，得到了适宜的反应条件。
　　采用傅立叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1HNMR)对疏水缔合聚合物的结构进行了表征，确定了该聚合物是由AM、AMPS、OA合成的三元共聚物。用热重分析(TGA)表征了聚合物的热稳定性，初始分解温度为222℃，表明该聚合物具有较好的热稳定性。
　　在主链中引入具有优良水溶性和电解性的AMPS单体，其中的磺酸根基团在水中电离使聚合物分子链伸展，有利于疏水基团的缔合，同时，AMPS和疏水基团的引入，能够提高其耐温性能和耐水解性能。测试了该聚合物的增粘、耐温、抗盐性能，且性能远远优于相对分子质量为1600×104的部分水解聚丙烯酰胺，具有广泛的盐度和温度适应范围，表明该聚合物在进行聚合物驱时能够理想地改善水驱矛盾，也有利于该聚合物体系在不同盐度和温度油藏的推广应用。
　　本文还对该耐温抗盐型疏水缔合聚合物进行了室内驱油效果评价，在段塞大小为0.25 PV时，疏水缔合聚合物更是达到了12.8％的比水驱提高采收率，较HPAM提高了6.5％。该结果表明，该新型耐温抗盐疏水缔合聚合物具有提高采收率的增幅潜力大，具有较大的应用潜力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 EOR采油技术概况

1．2．1 化学驱

1．2．2 热力采油法

1．2．3 微生物采油

1．2．4 气体混相驱

1．3 疏水缔合聚合物概述

1．3．1 疏水缔合聚合物驱油机理

1．3．2 疏水缔合聚合物国内外研究

1．3．3 疏水缔合聚合物的合成方法

1．3．4 疏水缔合聚合物存在的难题

1．4 论文研究思路、内容、目的

1．4．1 研究思路

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究目的

第二章 实验部分

2．1 疏水缔合聚合物的合成

2．1．1 化学试剂及仪器

2．1．2 合成

2．2 测试与结构表征

2．2．1 实验仪器

2．2．2 红外光谱

2．2．3 核磁共振氢谱

2．2．4 热重分析

2．3 特性粘数测定

2．3．1 实验仪器

2．3．2 测定原理

2．3．3 测定步骤

2．4 疏水缔合聚合物溶液性能评价

2．5 驱油效果

2．5．1 实验试剂及仪器

2．5．2 实验材料

2．5．3 实验装置流程图

2．5．4 实验步骤

2．5．5 实验参数的计算

第三章 耐温抗盐疏水缔合聚合物的合成与结构

3．1 耐温抗盐型疏水缔合聚合物的合成条件研究

3．1．1 引发剂含量对共聚物特性粘数和溶液表观粘度的影响

3．1．2 温度对共聚物的特性粘数和溶液表观粘度的影响

3．1．3 引发剂的摩尔比对共聚物的特性粘数和溶液表观粘度的影响

3．1．4 单体摩尔比对共聚物特性粘数和溶液表观粘度的影响

3．1．5 SDS含量对共聚物特性粘数和溶液表观粘度的影响

3．1．6 疏水单体含量对共聚物特性粘数、溶液表观粘度和溶解时间的影响

3．2 疏水缔合聚合物结构表征

3．2．1 红外光谱

2．2．2 核磁共振氢谱

3．2．3 热分析

3．3 本章小结

第四章 聚合物溶液性能及驱油效果评价

4．1 疏水缔合物的溶液性能

4．1．1 增粘性能

4．1．2 抗温性能

4．1．3 抗盐性能

4．2 聚合物岩心驱油实验

4．3 本章小节

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果