耐温耐碱聚合物凝胶调剖剂的合成

论文摘要

大庆油田开发后期,随着三次采油(三元复合驱)的不断推进,由于储层的非均质性,特别是中高渗透油藏已形成了注水特大孔道,注入液会很快突破封堵带,沿原有的注水通道窜流到采油井(即“短路”问题),因此需要一种有效调剖剂对油层进行调剖。而目前多数聚合物调剖剂在高温、高盐及高碱条件下易发生降解,从而失去调剖地层的作用,因此我们提出了合成一种耐温耐碱聚合物凝胶调剖剂的课题。本文根据调剖剂对聚合物的要求,优选了合成单体,以丙烯酰胺为基础单体,引入含有体积较大的侧基的耐碱耐盐型单体和耐温单体,即以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸异辛酯(EHA)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为单体原料,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过自由基溶液共聚的方法,合成了耐温耐碱聚合物凝胶调剖剂。论文系统探讨了AM:EHA的摩尔比、VTEOS:EHA的摩尔比、引发剂的浓度、反应时间和温度等因素对共聚物特性粘度、相对分子质量的影响。通过正交试验法确定了最佳合成条件为:反应温度为60℃,AM:EHA摩尔比为1.0:10,VTEOS:EHA的摩尔比为0.5:10,引发剂浓度为2wt%,反应时间为4h。在此条件下所得聚合物的特性粘度达到190.72mL/g,对应的粘均分子量为5.54×105,产率可达到82%,固含量为80.05%。利用红外光谱、核磁共振谱等表征手段,对所合成的耐温耐碱共聚物产品进行了结构表征;通过热重分析及其耐温耐碱性能测试结果表明,聚合物体系具有良好的热稳定性及耐碱性能。并探讨了合成条件的变化对聚合物凝胶拉伸强度的影响,结果表明,为了获得较高强度的聚合物,应使VTEOS:EHA的摩尔比控制在05:10、引发剂的浓度控制在2%,反应温度控制在60℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的与意义
• 1.2 聚合物凝胶调剖剂技术的研究现状
• 1.2.1 交联聚合物弱凝胶深部调剖技术
• 1.2.2 预交联体膨凝胶颗粒深部调剖液流转向技术
• 1.3 耐温耐盐聚合物的研究现状
• 1.4 丙烯酰胺类共聚物的合成
• 1.4.1 丙烯酰胺类共聚物的合成原理
• 1.4.2 丙烯酰胺类共聚物的合成方法
• 1.5 聚合物的单体选择
• 1.5.1 聚合物的设计
• 1.5.2 合成实验的单体选择
• 1.6 课题研究的主要内容
• 第2章 聚合物单体选择及实验方法
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.2 实验合成方法
• 2.3 聚合物的测试及表征方法
• 2.3.1 产率的测定
• 2.3.2 固含量的测定
• 2.3.3 特性粘度的测定
• 2.3.4 傅立叶变换红外光谱分析（FTIR）
• 1H-NMR）'>2.3.5 核磁共振分析（¹H-NMR）
• 2.3.6 差热-热失重分析（TG-DTA）
• 2.3.7 表观粘度的测定
• 2.3.8 拉伸强度的测定
• 第3章 聚合物的合成及结构表征
• 3.1 聚合物合成工艺的优化
• 3.1.1 丙烯酰胺用量对特性粘度的影响
• 3.1.2 有机硅单体用量对特性粘度的影响
• 3.1.3 引发剂的浓度对特性粘度的影响
• 3.1.4 反应温度对特性粘度的影响
• 3.1.5 反应时间对特性粘度的影响
• 3.1.6 正交实验及最佳工艺的确定
• 3.1.7 反应时间与产率的关系
• 3.2 聚合物的表征分析
• 3.2.1 聚合物的红外分析
• 3.2.2 聚合物的核磁分析
• 3.2.3 聚合物的热重分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 聚合物的性能评价
• 4.1 合成条件对力学性能的影响
• 4.1.1 丙烯酰胺用量对力学性能的影响
• 4.1.2 有机硅氧烷用量对力学性能的影响
• 4.1.3 引发剂浓度对力学性能的影响
• 4.1.4 反应温度对力学性能的影响
• 4.2 聚合物的耐温和耐碱性能评价
• 4.2.1 聚合物的耐温性能评价
• 4.2.2 聚合物的耐碱性能评价
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢