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耐温耐碱聚合物凝胶调剖剂的合成

作　者: 庄容
导　师: 徐用军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 调剖剂 聚合物凝胶 自由基共聚 耐温性 耐碱性
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


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℃。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 课题来源及研究的目的与意义  9-10
  1.2 聚合物凝胶调剖剂技术的研究现状  10-12
    1.2.1 交联聚合物弱凝胶深部调剖技术  10-12
    1.2.2 预交联体膨凝胶颗粒深部调剖液流转向技术  12
  1.3 耐温耐盐聚合物的研究现状  12-16
  1.4 丙烯酰胺类共聚物的合成  16-18
    1.4.1 丙烯酰胺类共聚物的合成原理  16-17
    1.4.2 丙烯酰胺类共聚物的合成方法  17-18
  1.5 聚合物的单体选择  18-20
    1.5.1 聚合物的设计  18-19
    1.5.2 合成实验的单体选择  19-20
  1.6 课题研究的主要内容  20-21
第2章 聚合物单体选择及实验方法  21-27
  2.1 实验仪器及药品  21-22
  2.2 实验合成方法  22-23
  2.3 聚合物的测试及表征方法  23-27
    2.3.1 产率的测定  23-24
    2.3.2 固含量的测定  24
    2.3.3 特性粘度的测定  24-25
    2.3.4 傅立叶变换红外光谱分析(FTIR)  25
    2.3.5 核磁共振分析(~1H-NMR)  25
    2.3.6 差热-热失重分析(TG-DTA)  25-26
    2.3.7 表观粘度的测定  26
    2.3.8 拉伸强度的测定  26-27
第3章 聚合物的合成及结构表征  27-43
  3.1 聚合物合成工艺的优化  27-36
    3.1.1 丙烯酰胺用量对特性粘度的影响  27-28
    3.1.2 有机硅单体用量对特性粘度的影响  28-29
    3.1.3 引发剂的浓度对特性粘度的影响  29-30
    3.1.4 反应温度对特性粘度的影响  30-31
    3.1.5 反应时间对特性粘度的影响  31-32
    3.1.6 正交实验及最佳工艺的确定  32-35
    3.1.7 反应时间与产率的关系  35-36
  3.2 聚合物的表征分析  36-41
    3.2.1 聚合物的红外分析  36-37
    3.2.2 聚合物的核磁分析  37-38
    3.2.3 聚合物的热重分析  38-41
  3.3 本章小结  41-43
第4章 聚合物的性能评价  43-51
  4.1 合成条件对力学性能的影响  43-47
    4.1.1 丙烯酰胺用量对力学性能的影响  43-44
    4.1.2 有机硅氧烷用量对力学性能的影响  44-45
    4.1.3 引发剂浓度对力学性能的影响  45-46
    4.1.4 反应温度对力学性能的影响  46-47
  4.2 聚合物的耐温和耐碱性能评价  47-50
    4.2.1 聚合物的耐温性能评价  47-49
    4.2.2 聚合物的耐碱性能评价  49-50
  4.3 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 油田应用化学
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