反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究毕业论文.docx

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反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究毕业论文

反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究毕业论文

目录

毕业设计任务书I

开题报告II

指导教师审查意见III

评阅教师评语IV

答辩会议记录V

中文摘要VI

英文摘要VII

前言1

1概述2

1.1本文研究的目的和意义2

1.2油田常用聚合物的研究现状和存在的问题2

1.3梳形聚合物的研究进展3

1.4反相微乳液聚合5

1.5本文主要研究内容9

2实验部分11

2.1原料及仪器11

2.2聚合物的合成11

2.3合成共聚物特性粘数的测定14

3结果与讨论17

3.1合成条件对聚合物特性粘数的影响17

3.2粘均分子量的计算18

3.3合成共聚物的结构表征18

3.4合成共聚物溶液的性质20

4结论与建议25

参考文献26

致谢28

5．毕业设计（论文）的目标及具体要求

（1）通过毕业设计，使学生在查阅文献资料、专业外语翻译、实验设计及实施等方面有所提高，并通过毕业设计使学生掌握科学研究的手段和方法。

（2）通过研究使学生对聚丙烯酰胺梳形在油气田开采中的应用以及其合成方法有一定的认识和了解；

（3）要求学生查阅一定的文献资料,完成实验的设计,实施以及报告的撰写。

6、完成毕业设计（论文）所需的条件及上机时数要求

需部分相应的化学试剂、玻璃仪器等实验设备，以及能上网查阅资料的电脑。

任务书批准日期年月日教研室（系）主任（签字）

任务书下达日期2010年3月29日指导教师（签字）刘卫红

完成任务日期年月日学生（签名）

一、来源及类型

题目类型：

毕业论文

题目来源：

科研项目

二、研究的目的和意义

随着社会经济的发展，人们对石油的需求量越来越大而石油作为不可再生资源，其储量随着人们的开采不断减少。

如按常规采油技术只能采出30%～50%地层储量原油，即剩余大量的原油无法采出，从而使得开采年限受到限制。

因此，提高原油采收率已成为石油开采研究的重大课题，也是急需研究的课题。

三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术,它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用。

结合我国油田大多数是陆相沉积油田,油藏的非均质性较大,水驱流度比较高的特点,化学驱成为目前我国强化采油的主要手段，其中聚合物驱以其操作方便,原料易得,成本较低,并可与调整油水剖面相结合,在化学驱中技术比较成熟,效果优异而倍受青睐。

然而在高温高盐油藏中聚合物驱油技术的应用受到阻碍。

因而，研制具有耐温抗盐性能的聚合物成为国内外科学工作者研究的重点。

为此，梳形聚合物的研究成为国家科技部“973”计划项目“大幅度提高石油采收率的基础研究”中重要研究课题之一。

专家们经过十几年的科技攻关，在聚合物研究领域取得了突破性的进展，成功研制了新型“耐温”、“抗盐”、“抗剪切”的聚合物—梳形水溶性聚合物。

但是目前仍只是停留在基础研究上，主要是对功能单体的开发研制、梳形聚合物的基本结构以及其耐温抗盐机理等方面的研究。

对于梳形聚合物在高温高盐油藏，能否用污水配制；是否还具有较大的粘度；耐温、抗盐、抗剪切性能如何；驱油效果如何；在高温高盐油藏能否利用它的特殊性质来进行堵水调剖和深部调驱；它的堵水调

剖效果如何；它的深部调驱效果如何；能否走出实验室在油田推广应用等等。

这些问题都是我们非常关注的问题，也是本文研究的出发点和研究的重点。

一旦这些问题得到突破，其应用和推广对我国东部老油田的“稳油控水战略”意义重大，对我国石油工业的可持续发展意义重大。

因此，本文的研究在该领域具有开拓性，也是前沿性研究课题。

三、阅读的主要参考文献及资料名称

[1]李建宗,程时远,黄鹤.反相乳液聚合研究进展[J].高分子通报,1993,

（2）:

71-76,104

[2]付美龙,刘杰.梳形聚合物comb-1的合成[J].石油天然气学报,2008,30（6）:

123~126

[3]周文富,赖莺.梳型聚苯乙烯环氧醚聚氨酯合成与热分析[J].涂料工业,2006,36（5）:

17-21

[4]赵勇,何炳林.反相微乳液中疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其性能研究[J].高分子学报,2000,5:

550-553

[5]饶明雨,钟传蓉,何文琼等.梳型丙烯酰胺共聚物的合成及溶液性能[J].高分子材料科学与工程,2009,25（5）:

1-4

[6]李文兵,王光华,李蕾.聚丙烯酰胺的反相微乳液聚合研究[J].武汉化工学院学报,2003,25（3）:

28-31

[7]赵勇,李维云,哈润华等.（AM/AA/DADMAC）共聚物堵水剂的反相乳液法制备研究[J].精细化工,1997,（6）:

35-37

[8]闫丽娟,赵达文,毕成良等.反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺及其应用[J].天津化工,2007,21

（1）:

32-34

[9]刘莲英,孟晶,杨万泰.丙烯酰胺/氧化-还原引发体系的反相乳液聚合[J].北京化工大学学报,2002,29

（2）:

59-62

[10]叶文玉,刘治国,张普玉等.Na2S2O8-Na2SO3体系引发的AMPS的反相乳液聚合[J].河南大学学报（自然科学版）,1997,27

（1）:

29-33

[11]吉永超,张立武,李冲等.ABEP-NaHSO3引发AM/DMDAAC反相微乳液共聚的研究[J].精细石油化工进展,2008,9（3）:

44-47

[12]王中华,张辉,黄弘军.耐温抗盐聚合物驱油剂的设计与合成[J].钻采工艺,1998,21（6）:

54-56.

[13]贾贺峰,申利春.三次采油技术的研究现状[J].化工科技市场,2006,29（12）:

31-34

[14]李圣勇,李圣涛,陈馥.聚合物驱提高采收率发展现状与趋势[J].化工时刊,2005,19（8）:

40-42

[15]DavidC.Dehm,KennethL.Hoy,RichardC.Hoy.WATER-SOLUBLEPOLYURETH

ANECOMBPOLYMERPRODUCTION［P］.UnitedStatesPatentDehmetal.

4,496,708,Jan.1985

四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

1、国内外现状和发展趋势：

三次采油技术已成为中国提高原油采收率的主要措施之一，目前驱油常用的水溶性聚合物有两类：

（1）人工合成的部分水解聚丙烯酰胺；

（2）生物聚合物黄原胶。

然而，聚丙烯酰胺抗温抗盐性能较差，不仅不适用于高温高盐油藏，就是在低温高盐油藏条件下，也因为其增稠能力下降，而使三次采油基本无经济效益。

黄原胶热稳定性和生物稳定性相对较差,易发生降解从而堵塞油层,且成本较高,因此,也不适用于高温高盐油藏。

为解决油藏高温、高盐阻碍聚合物驱油技术应用的问题,近年来国内外科学工作者在提高聚合物耐温抗盐性能方面开展了大量的研究工作,研究方向主要有两大方面：

一是合成具有耐温抗盐结构单元的非缔合型丙烯酰胺类聚合物,二是合成具有特殊相互作用的聚合物驱油剂。

目前研制的新型水溶性聚合物有六类：

两性聚合物、耐温抗盐单体、疏水缔合聚合物、复合型聚合物、共混聚合物、梳形聚合物（本文就梳形聚合物展开研究）。

通过分析研究这些聚合物的抗温抗盐机理，有关专家认为梳形聚合物最具有应用前景，将成为油田新一代三次采油的高效驱油剂。

梳形聚合物由于其特异的一级分子结构，致使其在本体或溶液中具有许多特异的、优良的性能，规整结构梳形聚合物的性能更佳。

近年来，经过专家们的不断创新，许多合成梳形聚合物新方法的发现促进了梳形聚合物的广泛应用。

利用环烯烃的活性开环歧化聚合反应和由中国旅美学者王景山等首先发明的原子转移自由基聚合及与其它活性聚合反应联用，可以设计、合成各种性能优异、结构规整的梳形聚合物，这是高分子合成化学领域中近年来出色的研究工作之一，以期为我国在21世纪研究、开发优异性能的新材料做出贡献。

２、研究的主攻方向：

由于部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）线型的分子结构和超高分子量,使得其溶液的抗盐性能较差。

对此，从改变其线型分子结构入手，通过引入一种单体形成梳形聚合物使得整个分子链的刚性和伸展性增加,从而达到提高聚合物水溶液的耐盐性能的目的。

五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路

1、研究内容：

（1）新型单体的研制。

离子型含有长链侧基的新型单体，由于侧链同时带亲油基和亲水基，亲油基团和亲水基团的相互排斥和亲水基团之间的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲，缠结减少。

高分子链在水溶液之中排列成梳子形状。

（2）梳形聚合物的合成技术研究。

利用筛选出来的功能单体与丙烯酸、丙烯酰胺采用反相微乳液聚合法共聚。

（3）梳形聚合物的最佳弱控制聚合条件研究。

主要研究丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和功能单体B的质量比、引发剂浓度、单体浓度以及聚合温度对合成聚合物特性粘数、结构和分子量的影响

（4）梳形聚合物的结构表征技术研究。

采用红外光谱对聚合物的结构进行表征，判定所研制的聚合物是否是目标聚合物结构。

（5）梳形聚合物基本理化性能指标研究。

主要包括固含量、相对分子质量、水溶液粘度、耐温抗盐性能等的研究。

2、研究重点：

（1）单体的筛选或新型单体的研制。

（2）梳形聚合物的合成技术研究。

（3）梳形聚合物的结构表征技术研究。

3、解决思路：

（1）利用实验室条件首先制得具有长亲水链结构的新型功能单体B；

（2）将单体B与丙烯酸和丙烯酰胺采用反相微乳液聚合法合成梳形聚合物；

（3）用乌氏粘度计测量所合成的梳形聚合物的粘度，计算其粘均分子量，得出相关结论；

（4）通过实验研究pH、AA、AM和单体B的质量比、引发剂浓度、单体总浓度以及聚合温度对合成聚合物特性粘数的影响，并通过正交实验确定合成特性粘数较高的梳形聚合物最优实验条件，得出结论。

六、必须具备的工作条件及解决办法

1、必备条件：

实验仪器：

250mL三口烧瓶、氮气瓶、电动搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗、不同规格的容量瓶、移液管、烧杯、量筒和玻璃棒若干、恒温水槽，电子天平、乌氏粘度计等。

实验药品：

丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、10-羟基葵酸、无水乙醇、氯丙烯、癸烷、氢氧化钠、EDTA、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、2810等药品试剂。

2、解决办法：

（1）查阅有关反相微乳液法合成梳形聚合物及其性能评价的中、英文资料和文献；

（2）设计合成路线和实验步骤等；

（3）做好实验之前的准备，如：

实验室、玻璃仪器、标准溶液的制备及必需的药品试剂；

（4）进入实验阶段，合成所需的梳形聚合物；

（5）用乌氏粘度计检测产品的粘度，得出相关结论；

（6）对产品的耐温耐盐性能进行检测，得出相关结论。

七、工作的主要阶段、进度和时间安排

工作的主要阶段、进度和时间安排如下表所示

查找有关反相微乳液法合成耐温耐盐型梳形聚合物及其性能评价的中英文资料，翻译英文资料。

第5周

仔细阅读有关的资料文献，撰写开题报告。

第6周

按设计路线进行实验，合成单体B。

第7周

按设计路线进行实验，合成梳形聚合物。

第7－12周

检测合成的梳形聚合物的粘度，计算其粘均分子量，并对其耐温耐盐性能进行评价，并确定合成的最优实验条件，得出相关结论。

第12－15周

对实验数据和结论进行处理，撰写毕业论文。

第15－16周

八、指导老师审查意见

审查结果：

指导老师：

长江大学毕业论文（设计）指导教师评审意见

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

指导教师

职称

评审日期

评审参考内容：

毕业论文（设计）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。

学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文（设计）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。

评审意见：

指导教师签名：

评定成绩（百分制）：

_______分

长江大学毕业论文（设计）评阅教师评语

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

评阅教师

职称

评阅日期

评阅参考内容：

毕业论文（设计）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。

学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文（设计）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。

评语：

评阅教师签名：

评定成绩（百分制）：

_______分

长江大学毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

答辩时间

年月日～时

答辩地点

一、答辩小组组成

答辩小组组长：

成员：

二、答辩记录摘要

答辩小组提问（分条摘要列举）

学生回答情况评判

三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：

_______分

毕业论文（设计）最终成绩评定（依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文（设计）评分的相关规定）

等级（五级制）：

_______

答辩小组组长（签名）：

秘书（签名）：

年月日

院（系）答辩委员会主任（签名）：

院（系）（盖章）

反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究

学生：

成芳石油工程学院

指导教师：

刘卫红石油工程学院

[摘要]水溶性聚合物在高温高盐油藏中使用的局限性使得耐温抗盐型聚合物的研究成为国内外关注热点。

梳形聚合物因其独特的分子结构而具有多种优良性能，使得解决聚合物在耐温抗盐性能上存在的问题成为可能，因此具有重大的研究价值。

本文通过反相微乳液聚合法采用过硫酸铵（（NH4）2S2O8）和亚硫酸氢钠（NaHSO3）氧化还原体系引发丙烯酰胺、丙烯酸和单体B水溶液进行三元共聚，以获得具有一定耐温抗盐性能的梳形聚合物。

考察了聚合反应中单体B含量对聚合物特性粘数的影响。

通过实验，确定了获得该聚合物的适当工艺参数，并对聚合物进行了结构分析和性能评价。

实验结果表明：

（1）获得梳形聚合物的适当工艺参数：

单体总浓度为40%，引发剂加量为0.15%，反应温度为40℃，单体B含量为17%及pH值为7-8；

（2）从红外光谱测试结果中可以看出实验室研制的共聚物是梳形聚合物的结构；（3）共聚物具有一定的耐温抗盐性，在清水和盐水中均有剪切变稠的特性，制得的微乳液体系水溶性和稳定性均较好。

（4）共聚物特性粘数为5.96dl/g、分子量为236万。

[关键词]梳形聚合物；反相微乳液聚合；氧化还原引发剂；水溶性共聚物；溶液性质；结构表征

StudyonInverseMicroemulsionPolymerizationofCombPolymer

Student：

Chengfangpetroluemengineeringcollege

Instructor：

Liuweihongpetroluemengineeringcollege

Abstract:

Thelimitationofwatersolublepolymer’sapplyinginthereservoirwhichhasahightemperatureandhighsaltmadetheresearchofthepolymerwhichisdurothermicandsalt-resistingbecomefocusofconcernbothathomeandabroad.Thecombpolymerhasmanyexcellentperformancesbecauseofitsuniquemolecularstructurewhichmadeitpossibletosolvetheproblemontemperatureandsaltresistance.Soitisvaluableforthestudyofthiskindofpolymer.Thesynthesisoftricopolymersused（NH4）2S2O8andNaHSO3redoxsystembyinitiatedacrylamide,acrylicacidandmonomerBinaqueoussolutionisstudied,andacombshapedpolymerwhichcanberesistanttemperatureandsalt-resistantinsomedegreewasobtained.ThroughtheexperimentswestudiedthemassratioofAM,AAandmonomerBfunctionsvalueonthesyntheticpolymer-viscosity,andidentifiedtheoptimalexperimentalconditionsofsynthesizedthiskindofpolymer.Wealsoanalyzedthestructureandperformanceevaluationofthepolymer.Theresultsshowthat:

（1）Wedeterminedtheoptimalprocessparametersofthepolymerizationthroughtheexperiment:

thetotalconcentrationofmonomeris40%,thecontentofmonomerBis17%,thedosageofinitiator0.15%,thereactiontemperatureis40℃andpHvalueequalto7to8;

（2）WecanseethatthecopolymerinthelaboratoryisthetargetofthestructureofthecombshapedpolymerfromtheIRtestresults;（3）Itshowsthatthecopolymerwegotcanberesistanttemperatureandsalt-resistantinsomedegree,what’smore,ithasagoodshearthickeningpropertiesinbothclearandsaltwatersolution,inaddition,themicroemulsionsystemhasagoodwater-solubilityandstability.（4）Theintrinsicviscosityofthecopolymeris5.96dl/g,andthemolecularweightisabout2,360,000.

Keywords:

combpolymer;inversemicroemulsionpolymerization;redoxinitiator;watersolublecopolymer;solutionproperties;structurecharacteristics

前言

我国油藏类型繁多，沉积环境各不相同，储层物性特点各异，油藏温度有高有低，原油性质千差万别，油藏水性千变万化。

这些特点使我国的提高采收率技术面临严重挑战。

其中，最突出的问题在于水溶性聚合物在高温高盐油藏中的不适应。

例如，中原油田、胜利油田、大港油田、江汉油田的“高温”、“高盐”储层，使得常规水溶性聚合物的应用受到严格的限制。

而解决的途径之一就是研究能够耐温抗盐的聚合物[1-4]。

经过十来年的科技攻关，在聚合物研究领域取得了突破性的进展，成功研制了新型“耐温”、“抗盐”、“抗剪切”的水溶性聚合物，使聚合物驱和复合化学驱的应用范围大大拓宽，从而使得该聚合物在高温和高盐油田的大规模应用成为可能[5-6]。

聚合物驱是在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，通过增加水相粘度和降低水相渗透率来改善流度比、提高波及系数，从而提高原油采收率。

当油藏的非均质性比较严重或水驱流度比较高时，聚合物驱可以取得明显效果。

由于聚合物驱油技术在三次采油中扮演着重要的角色，因此多年来，国内外许多研究者一直都在致力于聚合物驱油机理的研究。

对于现有的耐温抗盐聚合物产品对储层状况和水质条件有很强的针对性，即缺乏具有广泛适用性的耐温抗盐聚合物。

本文涉及新型聚合物的合成与结构分析，聚合物的性能表征，具有重要的理论探讨意义；本文所合成的聚合物和性能研究结果可直接作为原始资料应用于原油采收率的提高，而由此产生的新的技术具有重大的应用价值。

1概述

1.1本文研究的目的和意义

随着社会经济的发展，人们对石油的需求量越来越大，而石油作为不可再生资源，其储量随着人们的开采不断减少。

如按常规采油技术只能采出地层储量的30%～50%的原油，即剩余大量的原油无法采出，从而使得开采年限受到限制。

因此，提高原油采收率已成为石油开采研究的重大课题，也是急需研究的课题。

三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术,它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用[7]。

结合我国油田大多数是陆相沉积油田,油藏的非均质性较大,水驱流度比较高的特点,化学驱成为目前我国强化采油的主要手段，其中聚合物驱以其操作方便,原料易得,成本较低,并可与调整油水剖面相结合,在化学驱中技术比较成熟,效果优异而倍受青睐[8]。

然而在高温高盐油藏中聚合物驱油技术的应用受到阻碍。

因而，研制具有耐温抗盐性能的聚合物成为国内外科学工作者研究的重点。

为此，梳形聚合物的研究成为国家科技部“973”计划项目“大幅度提高石油采收率的基础研究”中重要研究课题之一。

虽然经过十多年的努力，我国现已成功研制了新型“耐温”、“抗盐”、“抗剪切”的聚合物—水溶性梳形聚合物。

但是目前仍只是停留在基础研究上，主要是对功能单体的开发研制、梳形聚合物的基本结构以及其耐温抗盐机理等方面的研究。

对于梳形聚合物在高温高盐油藏能否用污水配制；是否还具有较大的粘度；耐温、抗盐、抗剪切性能如何；能否走出实验室在油田推广应用等等。

这些都是我们十分关注的问题，也是本文研究的出发点和研究的重点。

一旦这些问题得到解决，其应用和推广将对我国东部老油田的“稳油控水战略”的成功实施提供保障，对我国石油工业的可持续发展意义重大。

因此，本文的研究在该领域具有开拓性，也是前沿性研究课题。

1.2油田常用聚合物的研究现状和存在的问题

聚合物驱油剂是将水溶性高分子量的聚合物添加到注入水中，以提高注入水的粘度，降低驱替介质的流度来改善水驱效果，从而提高原油采收率的方法。

与