吸水性功能聚合物微球的制备及其在三次采油中的应用

论文摘要

本文首先以亲水性丙烯酰胺（AM）为主单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（Bis-A）为交联剂,失水山梨醇单油酸酯（Span-80）为分散剂,在环己烷或液体石蜡中进行反相悬浮聚合,制得了平均粒径在8～175μm范围内的一系列不同粒径和粒径分布的聚丙烯酰胺交联微球（PAMCMS）,采用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对微球的粒径进行了表征。系统研究了搅拌速率、分散剂用量、环己烷/水的体积比等因素对PAMCMS的粒径、粒径分布的影响,结果表明:当其它条件固定不变,在一定范围内单独增大搅拌速率、引发剂用量、环己烷/水的比值或减少分散剂用量,导致最终制得的PAMCMS的粒径减小,在此基础上,确立了实验基本配方。改变交联剂Bis-A的加入量,制得了一系列交联度不同的PAMCMS;通过在去离子水和1mol/LNaCl溶液中考察这些PAMCMS的体积随时间的变化情况,得出了交联剂Bis-A的用量对PAMCMS溶胀性能的影响。进而选用丙烯酸钠（NaAAc）、甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）等水溶性单体作为共聚组分（第二单体）与丙烯酰胺（AM）共聚,制得了一系列组成不同的丙烯酰胺共聚物微球,如丙烯酰胺/甲基丙烯酸β-羟乙酯共聚物（P（AM-HEMA））微球;产物的红外光谱图证实了丙烯酰胺与第二单体发生了共聚,分别考察了这些共聚物微球在去离子水和1mol/LNaCl溶液中的溶胀性能,得到了第二单体的种类和用量与共聚物微球溶胀性能间的关系,确立了合成具有不同溶胀速率和溶胀倍率的丙烯酰胺共聚物微球的配方。在前期制备PAMCMS的研究基础上,向体系中加入苯乙烯（St）、丙烯腈（AN）等疏水性的单体,采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）和油溶性交联剂二乙烯基苯（DVB）,利用丙烯酰胺与疏水性单体在分散介质中溶解性的差异,制备以聚丙烯酰胺（PAM）为核,聚苯乙烯（PSt）或聚丙烯腈（PAN）为壳的核壳结构聚丙烯酰胺微球,并利用SEM对微球的粒径和形态进行了表征。将所制得的PAMCMS和P（AM-HEMA）微球样品,用于油田堵水模拟试验,结果表明:两种微球样品均具有较理想的封堵效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 吸水性功能聚合物
• 1.1.1 吸水性功能聚合物的合成方法
• 1.1.2 吸水性功能聚合物的吸水机理
• 1.2 吸水性功能聚合物在三次采油中的应用
• 1.2.1 堵水调剖技术和堵水调剖剂
• 1.2.2 聚丙烯酰胺系列堵水调剖剂的合成及在我国油田开发中的应用
• 1.2.3 堵水调剖剂的研究发展方向
• 1.3 吸水性功能聚合物的研究发展方向与市场应用前景
• 1.4 本课题的设计研究思路
• 第二章 聚丙烯酰胺交联微球的制备、表征及溶胀性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 仪器与设备
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 影响聚合体系稳定性的因素
• 2.3.2 红外谱图分析
• 2.3.3 影响聚丙烯酰胺微球粒径的因素
• 2.3.4 聚丙烯酰胺交联微球溶胀性能研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 丙烯酰胺共聚物微球的制备、表征及溶胀性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外谱图分析
• 3.3.2 丙烯酰胺共聚物微球溶胀性能研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 核壳结构聚丙烯酰胺微球的制备、表征及溶胀性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 仪器与设备
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 微球粒径表征
• 4.3.2 微球溶胀性能研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 微球油田堵水模拟试验
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 原料与试剂
• 5.1.2 仪器及设备
• 5.1.3 实验步骤
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 封堵实验一
• 5.2.2 封堵实验二
• 5.3 结论
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文