疏水修飾聚丙烯酰胺(HMPAM)與嵌段聚醚的復(fù)合作用.pdf

1、疏水修飾水溶性聚合物(Hydrophobically modified water-soluble polymer，HMWSP，也稱疏水締合水溶性聚合物)是在傳統(tǒng)聚合物鏈上引入少量疏水基團(tuán)得到的，具有一定的表面活性。在濃度高于某一臨界值時(shí)，主要發(fā)生分子間締合作用形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，溶液黏度顯著增大，在高剪切力作用下，該結(jié)構(gòu)可以被拆散，溶液粘度降低，而當(dāng)剪切力降低或撤去時(shí)，結(jié)構(gòu)可以恢復(fù)，溶液粘度升高，且溶液具有一定的耐鹽和耐溫特性。此類

2、聚合物在增黏、凝膠制備、反相微乳液制備、增溶等方面表現(xiàn)優(yōu)異并廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。水解聚丙烯酰胺(HPAM)能夠增加注入水的黏度，擴(kuò)大水驅(qū)的波及效率，還可以降低滲透率，從而提高原油采收率，因此被廣泛應(yīng)用于三次采油中。然而，HPAM水溶液的流變行為不僅依賴于其分子量、水解度和濃度，而且溫度和無(wú)機(jī)鹽濃度等因素對(duì)其有很大影響，并且HPAM具有一定的化學(xué)降解性，難以滿足高鹽、高溫油藏強(qiáng)化采油技術(shù)的要求。因此，疏水修飾聚丙烯酰胺(HMPAM)及其與

3、表面活性劑的復(fù)合作用的研究日益受到重視。
　　 本文主要針對(duì)油田實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)熒光光譜和體相流變方法研究了高溫下HMPAM水溶液和礦化水溶液的聚集行為和流變行為，考察了兩種不同結(jié)構(gòu)的聚醚類表面活性劑(支狀嵌段聚醚SD-6和聚硅氧烷基嵌段的線形聚醚PSEP)對(duì)HMPAM溶液的流變行為的影響。此外，為滿足不同的應(yīng)用條件，論文還考察了常溫下HMPAM與PSEP的復(fù)合作用及無(wú)機(jī)鹽的影響。本研究?jī)?nèi)容主要分為三部分：
　　 第一部分

4、概述了疏水修飾聚丙烯酰胺的基本性質(zhì)、在三次采油中的重要應(yīng)用及其與表面活性劑混合體系的研究進(jìn)展，闡明了研究HMPAM與非離子表面活性劑復(fù)合作用的重要意義。
　　 第二部分通過(guò)表面張力測(cè)定考察了HMAPM的表面活性，用熒光光譜法研究其在高溫下（55和65℃）的水溶液和礦化水溶液中的聚集行為，并通過(guò)流變性質(zhì)研究考察了在高溫下水溶液和礦化水溶液中HMPAM與支狀嵌段聚醚SD-6的復(fù)合作用，礦化水中無(wú)機(jī)離子的存在有利于高溫下SD-6改善H

5、MPAM的流變性質(zhì)，一方面無(wú)機(jī)離子的存在能夠屏蔽HMPAM分子內(nèi)的靜電引力；另一方面高價(jià)陽(yáng)離子（Ca2+和Mg2+)與氧乙烯基的絡(luò)合作用也有利于體系黏度和粘彈性的保持。而HMPAM水溶液的表觀黏度隨放置時(shí)間增長(zhǎng)很快降低至幾十mPa·s，粘彈性也很快喪失。根據(jù)對(duì)礦化水溶液在65℃下的流動(dòng)性質(zhì)和巖心驅(qū)替效果的研究，推測(cè)HMPAM和SD-6濃度分別為1750、25mg·L-1的混合體系作為驅(qū)油體系用于65℃和總礦化度為8074mg·L-1的油

6、藏進(jìn)行聚合物驅(qū)具有良好的應(yīng)用前景。
　　 第三部分分為兩小節(jié)。第一節(jié)主要通過(guò)流變測(cè)試對(duì)HMPAM與線形聚硅氧烷嵌段的聚醚PSEP在常溫下水溶液中的復(fù)合作用進(jìn)行了研究，考察了HMPAM濃度、PSEP濃度及無(wú)機(jī)鹽（MgCl2和CaCl2）對(duì)混合體系的流變性質(zhì)的影響。在PSEP濃度相同的條件下，隨著HMPAM濃度增大體系中形成更牢固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。而在HMPAM濃度相同的情況下，隨著PSEP濃度增大，一方面HMPAM和PSEP分子間的疏水

7、作用增強(qiáng)，體系中傾向于形成更牢固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；另一方面，PSEP分子之間的疏水相互作用也隨PSEP濃度增大而增強(qiáng)，這種相互作用使體系中傾向于形成PSEP分子的聚集體而不利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。對(duì)于含有較低濃度無(wú)機(jī)鹽的體系，陽(yáng)離子（Mg2+和Ca2+）與-COO-的靜電相互作用和與PSEP的氧乙烯基的絡(luò)合作用能夠促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成；隨著鹽濃度的增大，靜電作用和絡(luò)合作用都顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致HMPAM分子鏈發(fā)生卷曲，從而破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第二小節(jié)主要通過(guò)流

8、變測(cè)試對(duì)HMPAM與PSEP在高溫下水溶液和礦化水溶液中的復(fù)合作用進(jìn)行了研究，在55℃下，HMPAM礦化水溶液中，無(wú)機(jī)離子對(duì)HMPAM分子內(nèi)靜電吸引力的屏蔽、高價(jià)陽(yáng)離子在HMPAM分子間的-COO-基團(tuán)架橋、高價(jià)陽(yáng)離子與PSEP的EO基團(tuán)形成絡(luò)合物等作用的驅(qū)使下，使溶液保持了較高的黏度和粘彈性。其中含較低濃度PSEP的礦化水溶液具有最高的黏度和粘彈性。而在65℃下，無(wú)論是水溶液還是礦化水溶液，PSEP都不能改善HMPAM溶液的黏度。對(duì)比