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酸化是碳酸盐岩储层改造的有效手段,它利用酸液解堵造缝,打开油气渗流通道,提高储层渗透性。在碳酸盐地层酸化作业中,酸岩之间过快的反应速度,会在很大程度上对活性酸的穿透距离造成影响,因此在酸液中添加稠化剂使其粘度增加,从而降低酸液滤失速率,延缓酸与岩石的反应速度。丙烯酰胺类聚合物作为酸液稠化剂应用较多,性能良好的丙烯酰胺类聚合物稠化剂对油气井增产具有非常重要的意义。本论文在参考国内外的研究基础上,将超分子葫芦脲进行改性得到新型单体丙烯酸葫芦酯,将丙烯酸葫芦酯(ACE)与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚得到P(AM/ACE/AMPS),利用葫芦脲的刚性结构和可包结客体的空腔来提高聚合物的耐温抗盐性,利用超分子葫芦脲的特殊结构和主客体化学作用实现该新型丙烯酰胺类聚合物稠化剂的pH响应性。主要研究内容概括如下:(1)模板试剂甘脲、葫芦脲、全羟基葫芦脲利用微波反应法进行制备优化。甘脲利用尿素和乙二醛在酸性条件下反应,功率80W,反应时间较传统制备的4-5h缩短至0.5-2min;葫芦脲利用甘脲和多聚甲醛在酸性条件下反应,结合单因素实验和响应面分析法得到葫芦脲最佳合成条件:即功率80W,甘脲与多聚甲醛投料比为2.2,盐酸浓度为3.47M,反应时间较传统制备的10-12h缩短至0.5-7min;葫芦脲经分离提纯后得到七元葫芦脲,七元葫芦脲与过硫酸钾在功率80W下进行反应得到全羟基葫芦脲,反应时间从传统制备的6-7h缩短至1-5min。最后用得到的全羟基葫芦脲和丙烯酸发生酯化反应得到最终葫芦脲改性产物丙烯酸葫芦酯。(2)采用水溶液氧化还原自由基共聚工艺,将丙烯酸葫芦酯(ACE)与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚得到P(AM/ACE/AMPS),利用单因素实验得到最佳聚合条件:反应温度为45℃,反应时间为5h,引发剂加量为0.06%,单体总浓度为20%,AMPS单体组成为1.8%,ACE单体组成为0.14%。然后在单因素实验基础上利用响应面分析法优化聚合条件:反应温度为44.84℃,单体总浓度为20.67%,引发剂加量为0.063%。采用红外、核磁方法表征P(AM/ACE/AMPS)的结构,并利用静态激光光散射法测定了 P(AM/ACE/AMPS)的重均分子量为2.36×106g/mol。在合成P(AM/ACE/AMPS)的相同条件下,合成不添加ACE单体的二元共聚物P(AM/AMPS),稀释法测得P(AM/ACE/AMPS)和P(AM/AMPS)的粘均分子量分别为2.55×106g/mol和1.97×106g/mol,利用扫描电镜(SEM)比较 P(AM/ACE/AMPS)和 P(AM/AMPS)的微观形貌,最后利用热重分析(TG)比较了二者的热稳定性。(3)依据石油行业标准SY/T 6214-1996“酸液稠化剂评价方法”对合成的酸液稠化剂进行性能评价,对P(AM/ACE/AMPS)和P(AM/AMPS)作为酸液稠化剂进行流变性、热稳定性、耐剪切稳定性、缓速性、耐酸性等方面比较,研究葫芦脲结构的引入对稠化酸性能的影响。分析了该新型稠化剂的pH响应机理:超分子葫芦脲的特殊结构和它的主客体化学作用能够在酸液中与AMPS形成质子化网状结构和金属离子-葫芦脲配合物框架结构,通过二者交替协同作用实现P(AM/ACE/AMPS)构向变化引起的粘度变化,进而实现P(AM/ACE/AMPS)的pH响应性。实验结果表明P(AM/ACE/AMPS)作为酸液稠化剂在稠化酸体系中有着良好的增粘性、热稳定性、剪切稳定性、缓速性和配伍性,它的pH响应性使它能够随着酸液浓度的降低发生粘度先升高后降低的变化,可以考虑作为新型稠化剂用于油气田酸化作业。