耐盐抗剪切阳离子缔合型共聚物的制备及性能研究

目的针对压裂液用聚合物在剪切条件下易断链、耐盐性不足的问题,设计合成兼具抗剪切与耐盐特性的阳离子缔合型共聚物,为页岩气高效开发提供新型减阻材料。方法以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(NaAA)和两种阳离子改性单体为原料,通过水溶液聚合合成了两种缔合型丙烯酰胺共聚物,对合成产物进行了结构表征、微观形貌、抗盐性能、抗剪切性能和减阻性能测试。结果红外光谱和核磁共振氢谱证实制备的共聚物为目标产物,微观扫描电镜显示其具有显著的空间网络结构。两种改性聚合物质量浓度>3000 mg/L时,表现为高弹低黏流体。在170 s−1下剪切60 min,两种聚合物的黏度保留率均>88%,1000 s−1时表观黏度均>25.0 mPa·s,抗剪切效果显著。在相同实验条件(聚合物质量浓度为500 mg/L、管道流量为45 L/min)下,两种聚合物溶液均展现出良好的降阻效果:其中P(AM/NaAA/AQAS3)聚合物溶液在NaCl质量浓度为10000 mg/L的体系中降阻率高达72.54%,在CaCl2质量浓度为2500 mg/L的体系中降阻率为63.52%;P(AM/NaAA/AQAS4)聚合物溶液在NaCl质量浓度为10000 mg/L的体系中降阻率为72.37%,在CaCl2质量浓度为2500 mg/L的体系中降阻率为64.72%。结论设计含不同疏水结构缔合型聚合物,对比其耐盐抗剪切等特性,为含疏水结构的新型耐盐抗剪切缔合型聚合物的研发提供理论依据,为页岩气高性能抗剪切、低摩阻压裂液体系构建提供新思路。

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本文档关键词:阳离子,剪切,制备,缔合,共聚物