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随着我国油田开发技术的发展,聚合物驱和三元复合驱被广泛应用于油田驱替来提高原油的采收率。聚丙烯酰胺在钻井、酸化、压裂、堵水、固井及三次采油中得到了广泛应用,并且需求量极大。但单独使用聚丙烯酰胺主要存在很多问题,如粉状产品不易加水溶解,在现场应用时很不方便;目前采用的粉状、乳液和水溶性聚丙烯酰胺在耐盐、耐温性和耐剪切力方面均表现较差,在注水加压过程中容易产生絮聚或降解。另外是通过乳液制备的聚丙烯酰胺分子量不高,不能够产生较强的润滑、增稠和驱油作用,所以急需加以改进。目前改进的多是通过反相乳液制备的聚丙烯酰胺。但其稳定性、增稠能力、耐盐和耐剪切力性能仍不能适应高矿化度、高密度、高压及低渗透油田的需要。因此,如何制备高分子量且具有良好耐温、耐盐和耐剪切力的聚丙烯酰胺乳液产品已经成为当前油田提高采收率研究的热点。本文选用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸钠(SADS)作为功能单体与丙烯酰胺(AM)单体采用反相乳液聚合,合成了高含固量和高分子量乳液聚合物。与水混配后能够快速增稠并具有良好的耐温、耐盐、抗剪切性能。主要工作和结论如下:(1)完成了预期目标性能的乳液型聚丙烯酰胺压裂液的合成与制备。对乳化剂用量、单体配比、单体总占比、引发剂用量、聚合温度、聚合pH等条件进行了优化,确定了不同类型聚合物的合成最佳条件。得出较佳实验配方:油水比1.2,乳化剂用量5%～6%,聚合单体质量分数30%,引发剂用量0.02%,聚合反应温度控制在35～40℃,反应时间6h。(2)对不同离子性和离子度的产品PAM-AMPS、PAM-DMC、SPAMA进行了红外以及核磁检测分析,确定了合成共聚物的结构,与预期目标产品一致。乳液聚合物的XRD测试结果表明,这些聚合物具有无定形结构,通过SEM观察和粒度分析观察聚合物的微观状态呈均匀细小分布颗粒。聚合物PAM-AMPS、PAM-DMC、SPAMA 粒径分布分别为 182nm,198.6nm,105.5nm,径分布均匀,呈单峰分布符合高斯分布,具有良好的乳液稳定性。聚合物GPC测试结果聚合物分子量均在35万以上。(3)通过对聚合物的剪切性能,流变性能以及耐温耐盐性能的测试与论证,聚合物 PAM-AMPS、PAM-DMC、SPAMA 在 90℃,20000g/L 高矿度条件下仍具有较高的表观粘度,分别为69mPa.s,60mPa.s,64mPa.s。具有良好的稠化能力,聚合物分子在水溶液中形成网状结构,分子链间相互缠绕其优异的黏弹性,为其在酸化、压裂及三次采油中应用提供理论支撑。其中阳离子PAM适用于酸性压裂。而阴离子PAM主要适用于驱油。疏水缔合PAM适用于压裂。