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石油是一种不可再生的能源材料,具有重要的战略储备意义。目前解决石油短缺的问题已经成为当务之急。提高石油采收率的方法有很多,其中聚合物驱油是一种比较成熟的方法。目前三次采油常用的聚合物主要是丙烯酰胺聚合物,但这类聚合物在应用中耐温盐性差等问题,因此必须研制耐温耐盐的聚合物。
疏水缔合水溶性聚合物由于其特殊结构和性能可以在一定程度上克服油气开采中常用的聚合物耐温耐盐性差和遇剪切易降解的缺陷,成为一种具有良好应用前景的油气开采用水溶性聚合物,成为研究的热点。尽管如此,目前国内外研究开发的疏水缔合聚合物在耐温抗盐和稳定性等方面还存在一定的问题,聚合物的性能还有待进一步的提高。
本文首先采用水溶性单体丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主单体,实验室自制含辣素衍生结构功能单体N-(4-羟基-3-甲氧基-苄基)-丙烯酰胺(HMBA)为功能单体,丙烯酸十八酯(SA)为疏水单体,采用自由基胶束聚合法合成两种疏水缔合聚合物:AM/AMPS/SA三元共聚物(AMAPSA)和AM/AMPS/HMBA/SA四元共聚物(AMAPHSA)。运用红外光谱对聚合物结构进行分析,确定其分子结构。研究了反应条件,如:单体配比、引发温度、反应时间和引发剂用量等对共聚物水溶液表观黏度的影响,确定了最佳合成工艺参数,在最佳合成条件下,浓度为0.5g/dL的AMAPSA和AMAPHSA的水溶液表观黏度可达到840mPa-s和1200mPa-s。考察了疏水缔合聚合物水溶液的表观黏度随浓度、疏水单体含量、温度、盐浓度的变化规律。结果发现所合成的聚合物具有良好的增稠效果和良好的耐温性,AMAPSA和AMAPSA在80℃时的黏度保持率可达到77％和80％。另外,聚合物的耐盐性能也有了一定的提高。
采用N-(2,3,4-三甲氧基苄基)丙烯酰胺(TMBA)代替易被氧化的HMBA设计合成AM/AMPS/TMBA/SA四元共聚物(AMAPTSA),研究了反应条件对共聚物水溶液表观黏度的影响,确定了最佳合成工艺参数,并对聚合物进行了耐温抗盐性能研究,发现该新型疏水缔合聚合物具有良好的性能,可以应用于石油和其他工业领域。