疏水接枝丙烯酰胺聚合物驱油剂的合成及性能研究 博士毕业论文

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1、疏水接枝丙烯酰胺聚合物驱油剂的合成及性能研究SynthesisandPropertyStudiesonHydrophobicallyGraftCopolymerofPolyacrylamideFloodingAgents学科专业：油气田开发工程研究方向：提高采收率与采油化学摘要聚合物驱是三次采油提高采收率的重要驱油技术，新型聚合物驱油剂的研发受到人们越来越多的关注。本文利用分子设计理论构建了具有良好增黏性能疏水接枝聚合物的分子结构模型：苯环平面的刚性结构增强了聚合物的热稳定性，双链结构增强了聚合物的疏水缔合能力，具有表面活性的强极性

2、结构单元，改善疏水接枝聚合物的表面活性和水溶性。本文合成了同时含有烷基和芳基的双链取代丙烯酰胺疏水单体，N-苄基-N-辛基丙烯酰胺（BOAM）和N-苄基-N-十二烷基丙烯酰胺（BDAM）；制备了具有表面活性的可聚合单体，2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMCl2S)以及辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯（OP-10-AC）。利用自由基胶束共聚法合成了系列新型疏水接枝丙烯酰胺聚合物驱油剂：AM-NaA-BOAM、AM-NaA-BDAM、AM-NaA-NaAMC12S-BOAM、AM-NaA-OP10AC-BOAM，并用FTIR红外光谱表征了聚合

3、物的结构，用稀释外推法测定了聚合物的相对分子质量。探讨了疏水接枝共聚物的胶束聚合的反应条件，研究了各种因素，如单体的投料比、单体总浓度、引发剂浓度、引发温度、表面活性剂以及各种添加剂等对产物的特性黏数和增黏性能的影响关系，得出了疏水接枝共聚物胶束聚合反应机理及其影响规律；给出了疏水接枝共聚物的最佳聚合条件。本文利用BrookfieldDV-II型黏度计和MCR301型流变仪研究了疏水接枝共聚物溶液的流变i性质，考察了聚合物浓度、NaCl浓度、剪切作用及测试温度等因素对疏水接枝共聚物的增黏性能的影响，得出了疏水接枝共聚物微观增黏机理及

4、其影响规律。在亚浓溶液中，当聚合物浓度超过临界缔合浓度（C*）时，溶液的表观黏度显著增大，表现出良好的增稠性能；疏水接枝共聚物具有良好的黏弹性，聚合物溶液的储能模量（G′）大于损耗模量（G′′），主要以弹性为主。本文利用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）研究了疏水接枝共聚物溶液的微观形貌，给出了共聚物在水溶液中的真实缔合形态照片，为疏水缔合聚合物分子链在溶液中的微观缔合行为提供直接证据。SEM研究表明，在临界缔合浓度以上聚合物分子链通过疏水缔合作用相互聚集形成大量的缔合体，原子力显微镜（AFM）照片也也证实了致密缔合体的存在

5、本文通过室内物理模拟驱油实验，评价了疏水接枝共聚物AM-NaA-OP10AC-BOAM的驱油性能，研究了聚合物提高采收率的微观机理。结果表明，水驱后，HPAM驱能提高采收率13.66%，而接枝共聚物驱可以提高采收率18.03%，比HPAM驱油剂的原油采收率高4.37个百分点。关键词：疏水接枝共聚物，聚丙烯酰胺，胶束聚合，流变性，黏弹性，耐温抗盐，聚合物驱iSynthesisandPropertyStudiesonHydrophobicallyGraftCopolymersofPolyacrylamideFloodingAgentsA

6、bstractBeingaveryimportantoilfloodingtechniqueforEOR,polymerfloodingisusedwidelyinmanyoilfields,moreandmoreinterestsaregrowingindevelopingnovelpolymerfloodingagents.Inthispaper,aseriesofhydrophobicallygraftpolyacrylamideshavebeensynthesizedbyusingmoleculardesign.Twonov

7、eldisubstitutedhydrophobicacrylamidecomonomerscontainingalkyandarylgroupshavebeenincorporatedintothepolymerchainswiththeobjectofimprovingthethermalstabilityandviscosityofpolymerduetotherigidplanarstructureofbezeneringandthedoubletailstructure.Furthermore,twosurface-act

8、ivemonomerwerealsoincorporated,inordertoimprovethesurfaceactivitiesofthepolymers,andthehydrophilicmonomercontainingsu