疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵(C16DM)为单体合成了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)。最佳的反应条件为:w(引发剂)=0.3%(以单体总质量计),x(C16DM)=0.5%,x(AA)=25%,w(总单体)=20%,pH=7～8,反应温度50℃,反应时间8 h。采用元素分析和红外光谱对其结构进行表征,同时研究表明,质量浓度1 g/L时溶液表面张力可降至42.2 mN/m,接近3 g/L时出现临界缔合浓度;黏度随温度上升缓慢下降,溶液具有剪切稀释性。

四元共聚钻井液降滤失剂的合成与性能评价

采用丙烯酰胺(AM)、烯丙基磺酸钠(SAS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)与烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了一种抗温耐盐AM-SAS-SSS-APEG四元共聚物用于钻井液降滤失剂。通过单因素法考察了单体配比、单体浓度、引发剂用量、反应温度等对合成降滤失剂性能的影响,确定了最佳合成条件为:单体质量比:m(AM)∶m(APEG)∶m(SSS)∶m(SAS)=6.5∶2.0∶0.5∶1.0,单体质量分数为20%,引发剂用量为单体总质量的0.2%,反应温度60℃。对该条件下制备的聚合物进行了红外光谱表征(FTIR);热重分析(TGA)表明,该聚合物具有较好的热稳定性;对不同条件下泥浆形成的滤饼进行了电镜扫描(SEM),对比滤饼形貌发现,加入降滤失剂后可形成薄而致密的泥饼。抗温耐盐实验结果表明,所合成的聚合物抗温能力较好(190℃),在盐水及复合盐水钻井液中均具有较好的降失水能力。

四元聚合降失水剂AMPF的合成及性能评价

以对氨基苯磺酸(C6H7NO3S)、对甲基苯磺酸(C7H8O3S)、苯酚(C6H6O)及甲醛(CH2O)为原料,四元共聚合成了降滤失剂AMPF。通过单因素实验法得到最佳合成条件为:pH=9、n(C6H7NO3S)∶n(C7H8O3S)∶n(C6H6O)∶n(CH2O)=1∶4∶6∶13.2,反应温度为75℃。红外光谱图及核磁共振波谱图确证了该降滤失剂的结构;热重分析表征,该四元聚合物具有较好的热稳定性。性能评价表明,合成的四元聚合物具有较好的抗温能力(170℃)和抗盐能力,与其他钻井液常用的处理剂配伍性良好。

聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能

以丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠和丙烯酸十八酯为原料,用反相乳液聚合法制备出聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,通过FTIR和TEM对产物结构和形貌进行了表征,考察了压裂液减阻剂的减阻性、溶解性、耐剪切性、黏弹性和配伍性等性能,结果表明:聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的固含量为29.6%,黏均分子量为8.5×105g/mol,乳液黏度为1 800 m Pa·s;在流速为6.8 m/s时,乳液溶解时间为48 s;在流速为10 m/s、质量浓度为1 g/L、剪切时间为300 s时,减阻率保持在70%以上,耐剪切性能较好;在室温下、流速为11 m/s、质量浓度为1 g/L时,减阻率为78%,减阻率随着减阻剂质量浓度的增大先逐渐增大后保持平衡;黏弹性测试表明:聚合物属于黏弹性结构流体,在剪切频率为1 Hz,应力变化为5%时,体系的储能模量(G')大于耗能模量(G″),差值为0.4 Pa;配伍性测试表明:在流速10 m/s、质量浓度1g/L、温度为80℃和矿化度为20 g/L时,减阻剂减阻率为53%,助排剂和黏土稳定剂对减阻剂减阻效果无影响。

树枝状侧基型聚合物的合成及其溶液性质

以乙二胺、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺为原料,通过丙烯酰胺及丙烯酸甲酯自由基聚合反应合成聚合物主链,主链酯基为侧基反应中心,利用乙二胺与丙烯酸甲酯交替发生的酰胺化反应以及Michael加成反应合成树枝状侧基,制备了一种新型树枝状侧基型聚合物,并利用红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、扫描电镜(SEM)进行表征。最佳合成条件:反应温度30℃,反应时间24～48 h,反应物摩尔比1∶1。对合成聚合物的水溶液性质进行了评价,增黏能力较改性前提高了3倍;高温、高矿化度下黏度保持率较改性前分别提高了50%与80%,表现出良好的抗温抗盐性,达到了分子结构设计的预期效果。