超強吸水樹脂(交流材料1)

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1、新型超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑研究與開發(fā)（交流材料）中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院二OO四年七月19目錄1、前言2、室內(nèi)研究2．1新型超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計2．2合成機理研究2.2.1聚合反應(yīng)基本原理與高分子化學(xué)反應(yīng)原理2.2.2原料與化學(xué)反應(yīng)試劑篩選2.2.3大分子聚合物合成（共聚、交聯(lián)、共混同步法）步驟2．3超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑合成與評價2.3.1超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑合成2.3.2超強吸水樹脂作為深部調(diào)驅(qū)劑的靜態(tài)評價2.3.3巖心流動評價3現(xiàn)場試驗191、前言隨著油田開發(fā)進入中后高含水期，層間、層內(nèi)、平面三大矛盾日益突出，堵水調(diào)剖的難度越來越大，隨著堵水調(diào)

2、剖輪次的增加，整體效果逐漸變差。深部調(diào)剖（調(diào)驅(qū)）技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用證明其效果在提高采收率和有效期方面明顯優(yōu)于淺調(diào)。中原油田現(xiàn)場應(yīng)用的深部調(diào)剖（驅(qū)）劑體系主要為有機聚合物類，分地下交聯(lián)聚合物和地面預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒類兩種，地下交聯(lián)聚合物由于聚合物主劑尚未解決其耐溫抗鹽性能，交聯(lián)時間和凝膠強度難以控制等，近幾年預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒類深部調(diào)驅(qū)劑由于克服了交聯(lián)聚合物的上述缺點，被大量應(yīng)用于現(xiàn)場，已占主要地位，但目前開發(fā)應(yīng)用的各種預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒由于受中原油田高溫高鹽地層條件的影響，不能滿足現(xiàn)場需要，因此具有優(yōu)良性能的新型超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑的研究被提出。該項目研究的調(diào)驅(qū)用新型超強吸水樹脂是一種具有

3、多種吸水性官能團的耐溫、抗鹽型超強吸水樹脂，該吸水樹脂由陰離子單體、非離子單體、陽離子單體、無機溶膠、表面活性劑等在引發(fā)劑、交聯(lián)劑存在下采用聚合、交聯(lián)、共混同步合成，經(jīng)洗滌、造粒、烘干、粉碎、篩分等工藝過程加工而成。通過調(diào)整單體配比、合成反應(yīng)條件及加工工藝可得到具有不同吸水倍數(shù)、吸水速度、微粒半徑和強度的耐溫抗鈣鹽的系列深部調(diào)驅(qū)用超強吸水樹脂。2、室內(nèi)研究2．1新型超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計19調(diào)驅(qū)用新型超強吸水樹脂是一種具有許多親水性功能基團，輕微交聯(lián)不溶于水而又有極高吸水性的功能高分子材料，對超強吸水樹脂進行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，使所設(shè)計的高分子材料的使用性能滿足超強吸

4、水樹脂的最終使用性能。設(shè)計思路如下：a通過共聚合法和接枝共聚合法使每一分子鏈同時帶有多種親水性（如：羥基、酰胺基、磺酸基）的離子基團和非離子基團；b選擇帶有耐溫基團的結(jié)構(gòu)單元或在分子鏈中引入耐高溫基團；c分子鏈中引入大的支鏈結(jié)構(gòu)；d高分子吸水劑與無機水凝膠和顆粒填充劑共混；e控制交聯(lián)度。2．2合成機理研究2.2.1聚合反應(yīng)基本原理與高分子化學(xué)反應(yīng)原理a聚合反應(yīng)基本原理聚合反應(yīng)對合成超強吸水樹脂極其重要。聚合反應(yīng)按反應(yīng)機理可分為連鎖聚合反應(yīng)和逐步聚合反應(yīng)。連鎖聚合反應(yīng)一般由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等基元反應(yīng)組成。根據(jù)鏈增長的活性中心不同，可將連鎖聚合反應(yīng)分成自由基聚合、陽離子聚

5、合、陰離子聚合和配位聚合。由于本課題研究的新型超強吸水樹脂所選的高分子單體均為烯類單體，因此反應(yīng)以連鎖聚合反應(yīng)中的自由基聚合反應(yīng)為主。19自由基聚合反應(yīng)也稱游離基聚合，是指烯類單體進行自由基鏈?zhǔn)郊映删酆闲纬筛呔畚锏姆磻?yīng)，全稱為自由基加成聚合反應(yīng)。自由基聚合反應(yīng)是經(jīng)光、熱、輻射或引發(fā)劑的作用，使單體分子活化為活性自由基，按連鎖反應(yīng)的聚合機理進行聚合反應(yīng)。b高分子化學(xué)反應(yīng)原理制造新型超強吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑所涉及的高分子化學(xué)反應(yīng)研究高聚物的化學(xué)變化涉及內(nèi)容十分廣泛，一般有高分子的官能團反應(yīng)；接枝共聚、交聯(lián)、擴鏈；降解反應(yīng)；在機械和溫度壓力等條件下的化學(xué)變化；高聚物的老化和防老化等

6、等。尤其是高分子的官能團反應(yīng)；接枝共聚、交聯(lián)、擴鏈嵌段合成等是制造新型吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑，改善產(chǎn)品性能及進行產(chǎn)品成型加工的重要化學(xué)基礎(chǔ)?；瘜W(xué)反應(yīng)特征：大分子鏈反應(yīng)具有不均勻性，由于多種單體參與反應(yīng)，各種單體含有不同具有反應(yīng)能力的基團，因而不易分離出單一結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。低分子試劑的擴散問題，對于非均項反應(yīng)，試劑在高分子相內(nèi)的擴散速率對反應(yīng)程度影響較大，若在高分子內(nèi)擴散得很好，則反應(yīng)與低分子的反應(yīng)相似，如試劑不能擴散進高分子內(nèi)，則反應(yīng)只發(fā)生在高分子表面上。聚合物的交聯(lián)反應(yīng)：聚合物在光、熱、輻射或交聯(lián)劑作用下，分子鏈間形成共價鍵，產(chǎn)生凝膠或不溶物的反應(yīng)稱為交聯(lián)。吸水性高分子發(fā)生交聯(lián)反

7、應(yīng)后，強度、彈性、形變、穩(wěn)定性等大為提高，不容于水，可以反復(fù)使用，因此采用交聯(lián)劑交聯(lián)法合成新型吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑，使產(chǎn)品性能滿足使用要求。2.2.2原料與化學(xué)反應(yīng)試劑篩選含親水性（如：羥基、酰胺基、磺酸基）基團的不飽和烯烴類單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、無機溶膠、溶劑等等。192.2.3大分子聚合物合成（共聚、交聯(lián)、共混同步法）步驟：?于反應(yīng)器中配制設(shè)計單體濃度的水溶液；?用NaOH中和至需要pH；?加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑；?加入無機共混物及添加劑;?將配制好的待聚合液攪拌均勻后置入恒溫水浴中靜止反應(yīng)（氮氣保護）;?將生成的吸