【正文】 HPAM 粘度（ ） 未剪 吳茵 炮眼 由表 34 中的數(shù)據(jù)綜合對比得出：樹枝聚合物無論是在哪種剪切方式下，粘度恢復(fù)均優(yōu)越于聚丙烯酰胺（ HPAM），更抗剪切。 圖 33 RS600 流變儀 剪切作用對粘度的影響 經(jīng)過吳茵剪切和射孔剪切聚合物粘度測量結(jié)果如下 ： 表 32 樹枝聚合物和 HPAM 吳茵剪切后的粘度 濃度 (mg/L) 500 1000 2020 3000 4000 樹枝聚合物粘度（ ） 聚丙烯酰胺粘度（ ）（ HPAM） 由表 32 中的兩組數(shù)據(jù)可以得出：在吳茵攪拌這種剪切方式下，樹枝聚合物比常用聚合物 HPAM 粘度恢復(fù)性強(qiáng)，更抗剪切。為了更真實(shí)地模擬近井地帶的剪切作用，使用射孔孔眼剪切模擬裝置，模型管長 ，內(nèi)徑 ，采用 40~60目磨圓度較好的礫石充填，并保證孔隙度為 37%，實(shí)驗流程圖見圖 23，按 20m3/（ d 實(shí)驗方法： （ 1）將樹枝狀聚合物配制成 5000mg/L 的聚合物母液，稀釋至目標(biāo)濃度； （ 2）采用吳茵攪拌器（ 圖 31 所示 ）高速剪切的方式模擬聚合物從設(shè)備到井筒注入過程中的機(jī)械剪切，剪切條件：一檔 3500rpm 剪切 20s； （ 3）聚合物溶液通過射孔孔眼及近井地帶地層，進(jìn)入地層深部。因此考察樹枝狀聚合物在剪切速率不斷變化的情況下，聚合物粘度隨剪切速率的變化。 (2)剪切聚合物，將配好的樹枝聚合物和 HPAM 聚合物分兩次均勻的倒入中間容器中，然后蓋好容器，并 排空，然后以 ，待聚合物從孔眼中均勻流出，用積液裝置收集定量的剪切后溶液進(jìn)行測定。 ③ “射孔孔眼模擬段 ”的制備 按照要求制備 “射孔孔眼模擬段 ”并如圖連接好流程。 ② 石英砂預(yù)處理 為了排除石英砂中碳酸鹽和泥質(zhì)等雜質(zhì)的影響，采用濃度為 18%的鹽酸洗滌石英砂，之后用大量的自來水對酸洗后的石英砂進(jìn)行清洗，直至 pH 值為 7 左右。 剪切方式 吳茵剪切 根據(jù)配方，分別將濃度為 500mg/L、 1000mg/L、 2020mg/L、 3000mg/L、 4000mg/L的樹枝聚合物和 HPAM 加入?yún)且饠嚢杵鳎▓D 31）至與攪拌扇葉平齊時，蓋緊蓋子，將儀器調(diào)至二檔（ 7000r/min），每個攪拌 20s 即停止攪拌，最后再用粘度計逐次測量每個聚合物攪 拌后的粘度。6H2O 總礦化度 含量， mg/L 168 聚合 物配制 樹枝聚合物母液：加入 5g 的樹枝聚合物粉末入 995mL 的新疆水質(zhì)中，混合攪 拌至溶解 均勻 。螺旋收集方式，每量筒最大集液量 12mL，全流程不間斷自動集液量 1200mL； 一維填砂模型（射孔孔眼）：模型長度 ，內(nèi)徑 。樹枝聚合物抗剪切性能研究 7 3 剪切前后聚合物流變性研究 實(shí)驗條件及步驟 實(shí)驗條件 試劑：樹枝聚合物（為課題組合成的產(chǎn)品），部分水解聚丙烯酰胺（ HPAM，大慶油田生產(chǎn)，分子量為 1200 萬，水解度為 30%）。 Zhao Mingqi 等也報道了利用樹枝狀大分子作為制備納米材料的 “納米池 ”，通過樹枝狀大分子的內(nèi)部空隙，還原粒徑為 4～ 6 nm 的 Cu2+粒子團(tuán) 簇，改變樹枝狀分子的結(jié)構(gòu)和尺寸，可以控制生成不同大小的納米粒子，關(guān)鍵步驟是將一定量的金屬離子分配在樹枝狀大分子的內(nèi)部，金屬離子會與內(nèi)部的叔胺結(jié)合。 10 代PAMAM 樹枝狀大分子可以制備粒徑更小的金粒子。 Keki 等報道了在端基是NH2 和 COOH 的樹枝狀大分子中納米微粒銀的光化合成，經(jīng)分光光度法測定和透射電子顯微鏡可觀察到平均直徑在 7nm 左右的納米銀，可用于 減摩涂層材料，銀納米粒子添加到化學(xué)纖維中還有滅菌除臭的功能。 PAMAM 大分子中有大量含 N 的官能團(tuán) (伯胺、叔胺、酰胺 )，一層一層有規(guī)律地排列，隨著代數(shù)的增加以幾倍的速率增加。 1 代的樹枝狀大分子能使反應(yīng)速率增大兩倍，而 3 代能使反應(yīng)速率增大約二十倍。由 Lee 等通過收斂法合成的端基有銨離子的聚醚是個典型的多重催化中心體系。這是由于藥物分子與樹枝狀大分子的表面胺的特殊靜電作用，通過優(yōu)化樹枝狀高分子表面基團(tuán)的 尺寸、數(shù)量及類型，可以在最大程度上提高藥物的溶解度。在 PAMAM中其碳?xì)滏溂凹谆怯H油基團(tuán)，羧基和胺基是親水基團(tuán)，因而有增溶，破乳、穩(wěn)定的作用，可以應(yīng)用于生物醫(yī)藥、材料改性、工業(yè)催化和石油開采等領(lǐng)域中。Chapmam等合成了以賴氨酸為內(nèi)核，叔丁氧羰基 (tBOC)為端基的樹枝狀大分子，結(jié)果發(fā) 現(xiàn)該樹枝狀大分子不但具有一定的表面活性，而且還有很好的起泡能力。目前，其涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域主要有表面活性劑、藥物輸送、催化劑、功能材料、生物醫(yī)藥等。由 此可見，無論從樹枝狀聚合物的結(jié)構(gòu)還是從其溶液的性能上看，都有望成為驅(qū)油用的高分子聚合物。樹枝狀聚合物通過化學(xué)結(jié)構(gòu)和締合，共同保證在較強(qiáng)的剪切作用下，具有較好的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；隨著在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移，其結(jié)構(gòu)不斷的增長，由少部分分子形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸增長為與巖石共同作用的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在油層樹枝聚合物抗剪切性能研究 5 深部高滲透介質(zhì)中，起到提高波及體積的作用。由于存在樹枝結(jié)構(gòu)，即使有鹽的加入，仍具有較好的增粘性；這種結(jié)構(gòu)在經(jīng)過多孔介質(zhì)剪切過程中，即使有個別枝的斷裂，整個分子的分子 量不會有多大變化，可以在很大程度上克服現(xiàn)有驅(qū)油劑容易剪切降解的不足；外圍分子在多孔介質(zhì)中，形成較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)到流度控制的作用。 圖 21 樹枝狀共聚物結(jié)構(gòu)示意圖 同時樹枝狀的聚合物與疏水締合聚合物比較，具更強(qiáng)的疏水締合作用，在水溶液中更容易發(fā)生疏水締合，形成分子聚集體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 樹枝聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能 樹枝狀聚合物作為一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的樹枝化大分子，可以作為分子設(shè)計的建筑模板，通過不同化學(xué)鍵合成方式引入 普通高分子結(jié)構(gòu)中，從而可得到不同功能的新型聚合物。 1992 年， Serroni S 等首次報道了用 “金屬配位法 ”合成有機(jī)金屬類樹形物，此樹形物也以發(fā)散的形式增長，但其支鏈的連接是通過金屬配位鍵而不是共價鍵。它是先合成樹枝狀高分子的一部分，形成一個 “楔形物 ”，然后再將這些 “楔形物 ”與核心連接，最后形成一個新的樹枝 狀高分子。同時 Tomalia 等人對它的分子結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)作了詳細(xì)的研究，該聚酰胺 胺 (PAMAM)系列目前已經(jīng)商品化，在材料、分析化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域都已應(yīng)用。由于還原步驟產(chǎn)率太低，因而只得到二代 (G2)的大分子。由伯胺與兩分子丙烯腈進(jìn)行邁克爾加成，而后經(jīng)還原生成二元伯胺，再與 4 個丙烯腈分子加成后還原得到四元伯胺。詳細(xì)的做過一下研究。 由此可見，研究剪切作用對樹枝聚合物溶液的性能影響就迫在眉睫，關(guān)系到此類聚合物在提高采收率這一項目中的應(yīng)用前景。研究表明常規(guī)配注過程中，在過濾器、注聚泵、靜混器、炮眼等主要環(huán)節(jié)的聚合物溶液黏度損失總和可達(dá)50—60%，其中射孔炮眼附近較高的孔隙流速使表觀黏度下降的幅度最大。由此可見，無論從樹枝狀聚合物的結(jié)構(gòu)還是從其溶液的性能上看，都有望成為驅(qū)油用的高分子聚合物。樹枝狀聚合物通過化學(xué)結(jié)構(gòu)和締合，共同保證在較強(qiáng)的剪切作用下，具有較好的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；隨著在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移，其結(jié)構(gòu)不斷的增長，由少部分分子形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸增長為與巖石共同作用的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在油層深部高滲透介質(zhì)中，起到提高波及體積的作用。目前樹枝狀聚合物已發(fā)展成為具有理論價 值和應(yīng)用價值的新型聚合物。 研究思路 根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，通過對目前國內(nèi)外深部調(diào)剖技術(shù) 的研究，提出了樹枝聚合物抗剪切西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 性的主要研制思路如圖 11 所示： 圖 11 研究思路樹枝聚合物抗剪切性能研究 剪切模擬實(shí)驗的方法 理論分析 射孔孔眼 未剪切 吳茵攪拌器 剪切作用 結(jié)構(gòu)分析 樹枝聚合物抗剪切性能研究結(jié)果 剪切作用對粘度、殘余阻力系數(shù)、流動性的影響 樹枝聚合物抗剪切性能研究 3 2 樹枝聚合物 樹枝聚合物的 概念 樹枝狀聚合物，顧名思義是像樹一樣的聚合物，樹枝狀聚合物是當(dāng)前正在蓬勃發(fā)展的一類新的有機(jī)聚合物，它是一類具有三維立體結(jié)構(gòu)的、高度有序的聚合物。 運(yùn)用 RS600 流變儀分別對吳茵剪切、射孔剪切前后的樹枝聚合物和 HPAM 分別進(jìn)行流變性測試，從而得出剪切作用對聚合物抗剪切方面的影響。室內(nèi)用內(nèi)徑為 、長度為 的填砂管，充填礫石的孔隙度為 37%，構(gòu)成 射孔孔眼剪切模擬實(shí)驗裝置?？籽鄄粷B透段的滲流量為整段的 %。 （ 2）射孔孔眼剪切模擬實(shí)驗裝置 在孔眼深度方向約為 80mm 內(nèi)幾乎沒有流體流出，稱該段為孔眼不滲透段。 由于結(jié)構(gòu)特殊性，樹枝聚合物在抗剪切方面具有明顯的優(yōu)異性能，在驅(qū)油方面具有廣闊的應(yīng)用空間，因 此研究樹枝聚合物具有實(shí)際意義。研究表明常規(guī)配注過程中，在過濾器、注聚泵、靜混器、炮眼等主要環(huán)節(jié)的聚合物溶液黏度損失總和可達(dá)50~60%，其中射孔炮眼附近較高的孔隙流速使表觀黏度下降的幅度最大。residual resistance factor。shear。 本文還利用一維填砂模型分別對未經(jīng)剪切和射孔孔眼剪切后的樹枝聚合物和HPAM 聚合物建立的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)能力進(jìn)行了研究，得出結(jié)論：樹枝聚合物剪切前后其殘余阻力系數(shù)相差很小，說明樹枝聚合物具有優(yōu)異的抗剪切性能。 由于結(jié)構(gòu)特殊性，樹枝聚合物在抗剪切方面具有明顯的優(yōu)異性能，在驅(qū)油方面具有廣闊的應(yīng)用空間，因此研究樹枝聚合物 抗剪切性能 具有實(shí)際意義。目前樹枝狀聚合物已發(fā)展成為具有理論價值和應(yīng)用價值的新型聚合物。 本科畢業(yè)設(shè) 計（ 論 文） 題目 樹枝聚合物抗剪切性能研究 摘 要 樹枝狀聚合物是當(dāng)前正在蓬勃發(fā)展的一類新的聚合物，它是一類具有三維立體結(jié)構(gòu)的、高度有序的聚合物。與傳統(tǒng)高分子相比，這類聚合物在合成時，可以在分子水平上嚴(yán)格控制、設(shè)計分子的大小、形狀、結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)，產(chǎn)物一般高度對稱，單分散性好，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。 驅(qū)油用聚合物溶液在注入過程中，將經(jīng)歷 注聚泵、 注入管線與設(shè)備、 炮眼 、近井地帶 及地層多孔介質(zhì) 的剪切降解作用，導(dǎo)致溶液黏度大幅度下 降 。 本文利用吳茵攪拌器和射孔孔眼兩種方式對 HPAM 和樹枝聚合物進(jìn)行了剪切，研究了剪切前后聚合物的流變性，結(jié)果表明：樹枝聚合物溶液的粘度隨著濃度的增加，在高剪切速率下，粘度隨剪切速率的增加而快速降低，說明該聚合物具有較好的剪切稀釋性，在低剪切速率下，樹枝聚合物溶液可以保持較高的穩(wěn)定粘度，有利于提高聚合物溶液的流度控制能力，在抗剪切方面，樹枝聚合物較 HPAM 表現(xiàn)出了相對明顯的優(yōu)越性 。 關(guān)鍵詞： 樹枝狀聚合物；剪切；粘度；殘余阻力系數(shù)；流變性 Ⅰ Abstract Dendritic polymers, suggests that it is he same as the tree branches polymers, dendritic polymers is a new class polymers which is currently booming, and it is a