基于多糖改性超支化聚合物的制备及性能研究

发布时间：2020-01-18 16:14

【摘要】：聚合物驱作为一种重要的提高采收率技术,在我国很多油田的一类、二类油藏取得了明显的降水增油效果。然而针对油藏条件较差的三类甚至四类油藏,传统聚合物的增黏性、耐温性、抗盐性和抗剪切性等都面临严峻的挑战。作为继线形、支化、交联聚合物之后的第四类高分子材料——超支化聚合物,以及具有相当耐温和抗剪切性能的天然可再生原料——多糖(文中选取p-环糊精),本文从两者的结构优势入手,将超支化结构和环糊精化学这两门学科结合起来,设计并制备出一种新型聚合物。论文首先对β-环糊精的6位伯羟基进行氨基选择性修饰,制备出基于β-环糊精改性超支化大单体。红外、紫外及核磁等表征手段证实了改性中间物及产物的结构。通过对聚合物结构的设计,将基于β-环糊精改性超支化大单体、AM、AA和疏水单体等共聚,从而将大单体引入到驱油聚合物中。通过正交试验法确定聚合物合成的最优条件：单体总浓度22%,AM：AA为4：1,大单体、疏水单体和引发剂相对单体总量的浓度分别为0.5‰、2.5%和0.2‰。红外、动态光散射、扫描电镜等对聚合物的结构及在水溶液中的微观结构进行了研究。系统评价了基于多糖改性超支化聚合物(SMHBP)的增黏性、耐温性、抗盐性、抗剪切性能、长期热盐稳定性、流变性以及动态黏弹性。结果显示该聚合物在高温、高盐条件下具有较好的增黏性及优异的抗剪切能力。在浓度2000mg/L,矿化度3×104～20×104mg/L范围,80℃老化90天后聚合物溶液黏度仍能维持在60mPa.s左右,90℃老化90天后溶液黏度在25～50mPa-s。流变性结果表明在1-170s-1剪切速率范围聚合物溶液表现出剪切稀释性。剪切应力0.5Pa下的频率扫描实验结果显示在0.01～10Hz频率范围内聚合物溶液表现为黏弹性流体。分别研究了注聚浓度、岩心渗透率、温度和非均质性对驱油效果的影响,结果表明聚合物SMHBP能够起到有效的提高采收率的作用。通过简要地机理分析,认为由于聚合物SMHBP的特殊结构,增强了其在高温高盐条件下的增黏能力、抗剪切性能和黏弹性。从而在提高驱替相黏度的基础上有效降低水相渗透率,能够建立起较高的阻力系数和残余阻力系数。在高渗层建立起更高的渗流阻力,并有效启动低渗透层,改善储层层间非均质性,从而起到提高聚驱波及效率和驱油效率的作用。
【图文】：

形态图,超支化聚合物,多糖,形态

聚合物在水溶液的微观形态结构进行了对比分析，，以探讨基于多糖改性超支化大单体的引入对聚合物微观结构的影响情况，实验结果分别如图3-7，3-8, 3-9，3-10所示。对比图3-7和图3-8可知，在未加功能单体聚合物SSPAM的水溶液中，聚集体以非常细的丝状连接形成了空间网络。而引入了环糊精结构的聚合物SMHBP，连接聚集体的丝状结构明显比聚合物SSPAM较粗，因此耐温抗剪切性能明显增加。这主要是因为刚性环糊精结构的引入，在一定程度上增强了聚合物分子链的刚性，从而使得连接聚集体的丝状结构变粗

形态图,聚合物,形态,水溶液

集体的丝状结构变粗，对温度和剪切作用的承受能力增强。进一步对比图3-9和图3-10可知，聚合物SMHBP的水溶液形成的空间网络比SSPAM水溶液更加密实，从侧面反映出聚合物SMHBP具有一定的支化结构，这可以增强聚合物分子链间的作用力，不仅进一步增强了聚合物SMHBP的抗剪切性能，而且在一定程度上增强了聚合物在多孔介质中的吸附、滞留能力，从而能够有效降低高渗透层的水相渗透率。图3-7基子多糖改性超支化聚合物SMHBP形态1 (5000倍和2000倍）34
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE357.46

【参考文献】