超強(qiáng)吸水樹脂(交流材料1)

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1、新型超強(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑研究與開(kāi)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(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．2合成機(jī)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(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑合成與評(píng)價(jià)2.3.1超強(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑合成2.3.2超強(qiáng)吸水樹脂作為深部調(diào)驅(qū)劑的靜態(tài)評(píng)價(jià)2.3.3巖心流動(dòng)評(píng)價(jià)3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)191、前言隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)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

2、越來(lái)越大，隨著堵水調(diào)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(chǎng)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(chǎng)應(yīng)用的深部調(diào)剖（驅(qū)）劑體系主要為有機(jī)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(shí)間和凝膠強(qiáng)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(diǎn)，被大量應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，已占主要地位，但目前開(kāi)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(chǎng)需要，因此具有優(yōu)良性能的新型超強(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑的研究被提出。該項(xiàng)

3、目研究的調(diào)驅(qū)用新型超強(qiáng)吸水樹脂是一種具有多種吸水性官能團(tuán)的耐溫、抗鹽型超強(qiáng)吸水樹脂，該吸水樹脂由陰離子單體、非離子單體、陽(yáng)離子單體、無(wú)機(jī)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(guò)程加工而成。通過(guò)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(qiáng)度的耐溫抗鈣鹽的系列深部調(diào)驅(qū)用超強(qiáng)吸水樹脂。2、室內(nèi)研究2．1新型超強(qiáng)吸水樹脂深部調(diào)驅(qū)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19調(diào)驅(qū)用新型超強(qiáng)吸水樹脂是一種具有許多親水性功能基團(tuán)，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(duì)超強(qiáng)吸水樹

4、脂進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的高分子材料的使用性能滿足超強(qiáng)吸水樹脂的最終使用性能。設(shè)計(jì)思路如下：a通過(guò)共聚合法和接枝共聚合法使每一分子鏈同時(shí)帶有多種親水性（如：羥基、酰胺基、磺酸基）的離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)；b選擇帶有耐溫基團(tuán)的結(jié)構(gòu)單元或在分子鏈中引入耐高溫基團(tuán)；c分子鏈中引入大的支鏈結(jié)構(gòu)；d高分子吸水劑與無(wú)機(jī)水凝膠和顆粒填充劑共混；e控制交聯(lián)度。2．2合成機(jī)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(duì)合成超強(qiáng)吸水樹脂極其重要。聚合反應(yīng)按反應(yīng)機(jī)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(zhǎng)、鏈終止等

5、基元反應(yīng)組成。根據(jù)鏈增長(zhǎng)的活性中心不同，可將連鎖聚合反應(yīng)分成自由基聚合、陽(yáng)離子聚合、陰離子聚合和配位聚合。由于本課題研究的新型超強(qiáng)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(jìn)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(jī)理進(jìn)行聚合反應(yīng)。b高分子化學(xué)反應(yīng)原理制造新型超強(qiáng)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

6、能團(tuán)反應(yīng)；接枝共聚、交聯(lián)、擴(kuò)鏈；降解反應(yīng)；在機(jī)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等。尤其是高分子的官能團(tuán)反應(yīng)；接枝共聚、交聯(lián)、擴(kuò)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(jìn)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(tuán)，因而不易分離出單一結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。低分子試劑的擴(kuò)散問(wèn)題，對(duì)于非均項(xiàng)反應(yīng)，試劑在高分子相內(nèi)的擴(kuò)散速率對(duì)反應(yīng)程度影響較大，若在高分子內(nèi)擴(kuò)散得很好，則反應(yīng)與低分子的反應(yīng)相似，如試劑不能擴(kuò)散進(jìn)高分子內(nèi)，則反應(yīng)只發(fā)生在高分子表面上。聚合物的

7、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(jià)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)反應(yīng)后，強(qiáng)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(tuán)的不飽和烯烴類單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、無(wú)機(jī)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(jì)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(wú)機(jī)共混物及添加劑

8、;?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?dú)獗Ｗo(hù)）;?將生成的吸