【摘要】：隨著稠油開采程度的加深,稠油降粘劑的設計合成和降粘機理成為研究熱點�，F(xiàn)有的降粘劑所形成的乳狀液過于穩(wěn)定,破乳脫水困難,導致后處理成本高。理想的降粘劑要求具有高的乳化降粘效率、一定的抗溫耐鹽性能,重點是所形成的乳狀液易于破乳脫水,達到流動降粘、靜置脫水的效果。通過在丙烯酰胺類聚合物主鏈中引入特殊功能的結(jié)構(gòu)單元所制備的聚合物型降粘劑,同時具備功能基團和高分子的優(yōu)勢,因此更具有應用前景。本文主要設計合成了一種可聚合的硅氧烷季銨鹽單體(SQ),進一步與丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)進行自由基聚合反應制備系列聚合物,對單體和聚合物的結(jié)構(gòu)及溶液性能進行表征,并研究了聚合物對稠油的降粘性能。論文包含以下幾個方面的工作:1,設計合成了一種新型的硅氧烷季銨鹽單體(SQ),通過核磁共振、紅外光譜等手段對單體分子進行結(jié)構(gòu)表征,同時通過表面張力法、熒光探針法和電導率法研究了硅氧烷季銨鹽單體的表面活性,結(jié)果表明該單體具備優(yōu)異的降低水溶液表面張力的能力,臨界膠束濃度(CMC)為0.76g/L,可將水溶液的表面張力降至30.55 mN/m。2,通過自由基溶液聚合法,以自制的硅氧烷季銨鹽單體(SQ)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為原料,制備一系列二元聚合物 PASQ(AM/SQ)、PAA(AM/AMPS)和三元聚合物 PAASQ(AM/SQ/AMPS)。通過核磁共振、紅外光譜和元素分析測試表征聚合物的結(jié)構(gòu)組成,通過激光光散射測定了聚合物的分子量。TGA和DSC測試結(jié)果表明含硅氧烷季銨鹽的聚合物具備更強的耐熱性能,應用前景廣闊。3,通過表面張力、界面張力、熒光光譜、動態(tài)光散射和表觀粘度測試研究了聚合物的溶液性能,并考察了濃度及溫度對聚合物在水溶液中的聚集行為的影響。結(jié)果表明,雖然聚合物的表面活性較差,但其界面活性較高,且硅氧烷單體的加入增強了聚合物水溶液對稠油的潤濕性能。4,系統(tǒng)研究了聚合物水溶液對稠油的降粘效果,考察了油水比、聚合物的濃度對降粘效果的影響。結(jié)果表明,隨著油水比的降低和聚合物濃度增大,乳狀液的粘度先快速下降后基本維持穩(wěn)定,按照結(jié)果,測試選取最佳的油水比和聚合物濃度。通過乳狀液類型的觀察及穩(wěn)定性分析測試研究了乳狀液的穩(wěn)定性,并測定了含硅氧烷季銨鹽的聚合物降粘劑的抗鹽和耐老化性能。研究表明,含硅氧烷季銨鹽的聚合物不僅具備優(yōu)異的降粘效果,一定的耐溫抗鹽性能,且所形成的乳狀液穩(wěn)定性適宜,易于破乳脫水。當濃度為1.0g/L時,含硅氧烷季銨鹽的聚合物PASQ和PAASQ的降粘率可超過90%;降粘劑水溶液在濃度為15000mg/L氯化鈉、800mg/L氯化鈣和800mg/L氯化鎂水溶液中仍然保持原有的降粘效率;降粘劑水溶液在65℃恒溫條件下老化15天降粘效果不變;最重要的是,含硅氧烷的聚合物降粘劑可降低乳狀液的穩(wěn)定性,本文采用穩(wěn)定性分析儀分析測定乳狀液在半個小時內(nèi)的穩(wěn)定性,結(jié)果表明添加含硅氧烷的聚合物PAASQ后的乳狀液在半個小時的脫水率可達90%。綜上所述,含硅氧烷季銨鹽的聚合物降粘劑達到了流動降粘和靜置脫水的效果。
[Abstract]:With the deepening of heavy oil mining, the design and synthesis of viscosity reducer and the mechanism of viscosity reduction have become a hot spot. The existing emulsion formed by the viscosity reducer is too stable, the dehydration of demulsification is difficult and the post-treatment cost is high. The ideal viscosity reducer requires high emulsifying and viscosity reducing efficiency and certain temperature resistance and salt resistance, the emphasis is the formation of the viscosity. The emulsion is easy to demulsified and dehydrated, to achieve the effect of fluid viscosity and dehydration. By introducing a special functional structural unit in the main chain of acrylamide polymer, it has the advantages of functional group and polymer, so it is more promising. This paper mainly designs and syntheses a kind of polymerizable. Siloxane quaternary ammonium salt monomer (SQ) is further prepared with free radical polymerization with acrylamide (AM) and 2- acrylamide based -2- methylpropyl sulfonic acid (AMPS). The structure and solution properties of the monomers and polymers are characterized, and the viscosity reducing properties of the polymer are studied. The following work is included in the following aspects: 1 A new type of siloxane quaternary ammonium monomer (SQ) was synthesized. The monomer molecules were characterized by nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy. The surface activity of the quaternary ammonium salt monomer was studied by surface tension method, fluorescence probe method and electrical conductivity method. The results showed that the monomer had excellent surface tension to reduce the surface of aqueous solution. The critical micelle concentration (CMC) is 0.76g/L, and the surface tension of the aqueous solution can be reduced to 30.55 mN/m.2, and a series of two polymer PASQ (AM/SQ), PAA (AM/AMPS) and three are prepared by free radical solution polymerization, with homemade siloxane quaternary ammonium salt monomer (SQ), acrylamide (AM) and 2- acrylamide -2- Methylpropane sulfonic acid (AMPS) as raw materials. Polymer PAASQ (AM/SQ/AMPS). The structure of the polymer was characterized by nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy and elemental analysis. The molecular weight of the polymer was measured by laser light scattering and the results of.TGA and DSC showed that the polymer containing the quaternary ammonium salt containing siloxane had stronger heat resistance, and the application prospect was wide.3, through surface tension and boundary. Surface tension, fluorescence spectra, dynamic light scattering and apparent viscosity test were used to study the performance of the polymer solution. The effect of concentration and temperature on the aggregation behavior of polymer in aqueous solution was investigated. The results showed that the interfacial activity of the polymer was poor, but the addition of siloxane monomer enhanced the water solubility of the polymer. The wettability of heavy oil is.4. The viscosity reduction effect of polymer solution to heavy oil is studied systematically. The effect of oil to water ratio and polymer concentration on viscosity reduction is investigated. The results show that with the decrease of oil and water ratio and the increase of polymer concentration, the viscosity of emulsion is reduced quickly and the stability is basically maintained. According to the result, the test is the best choice. The stability of the emulsion was studied by the observation of the emulsion type and the stability analysis. The salt resistance and aging resistance of the polymer viscosity reducer containing siloxane quaternary ammonium salt were measured. The study shows that the polymer containing siloxane quaternary ammonium salt not only has excellent viscosity reduction effect, but also has a certain temperature resistance and salt resistance. When the concentration is 1.0g/L, the viscosity reduction rate of the polymer PASQ and PAASQ containing siloxane quaternary ammonium salt can exceed 90%, and the viscosity reducer still maintains the original viscosity reduction efficiency in the concentration of 15000mg/L NaCl, 800mg/L calcium chloride and 800mg/L magnesium chloride solution; viscosity reducer. The viscosity reduction effect of water solution at 65 C under constant temperature is unchanged for 15 days. The most important thing is that the stability of the emulsion can be reduced by the polymer viscosity reducer containing siloxane. The stability analyzer is used to analyze the stability of the emulsion in half an hour. The results show that the emulsion containing the polymer PAASQ containing siloxane is half small. The rate of dehydration can reach 90%.. In summary, the polymer viscosity reducer containing siloxane quaternary ammonium salt reaches the effect of flowing viscosity reduction and static dewatering.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE39;TQ317

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本文編號：2134293