【正文】 驗(yàn)室采用的合成方法為反相乳液聚合法。在反相乳液體系中合成的聚合物膠乳具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如高的相對(duì)分子質(zhì)量，膠乳的溶解速度快，相對(duì)分子質(zhì)量高且分布窄，殘余單體少，聚合反應(yīng)中粘度小，易散熱也易控制，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。因此研究鉆井液中聚丙烯酰胺（PAM）的性能及其性能評(píng)價(jià)具有重大意義。吉日嘎拉. 反相乳液共聚型聚丙烯酰胺的合成研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2022,5：1516[7] 趙明，李鴻洲， ,37(2)：153156[8] 黃玉洪. 聚丙烯酰胺反相乳液聚合研究進(jìn)展 [J].當(dāng)代化工，2022,34(1)：5659[9] 王瑋，王新龍，究 [期刊論文] 石油與天然氣化工 2022,35(2)[10] 任雪梅. 聚丙烯酰胺的生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].濕法冶金，2022,24(3)：128131[11] 羅興樹(shù)，蒲曉林，黃巖，曾明友. 堵漏型聚合物凝膠材料研究與評(píng)價(jià)[期刊論文] 鉆井液與完井液，2022,23(2)[12] 王學(xué)良，武永起，忽建澤，張紅旗，肖俊峰， 推廣應(yīng)用[期刊論文] 鉆井液與完井液，2022,23(1) [13] 閆麗娟，趙達(dá)文，畢成良，張寶貴. 反相乳液聚合法制備聚丙烯酰胺及其應(yīng)用[J]. 天津化工，2022,21(1)：3234[14] 張建光，劉國(guó)鋒，倪寶珠. 耐溫抗鹽超高分子量聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)[J]. 天然氣與石油，2022,23(1)：3739[15] －酰胺特性粘度測(cè)定方法[S].北京:中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，1989四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向鉆井液用聚丙烯酰胺性能研究Ⅱ 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：由于聚丙烯酰胺（PAM）在實(shí)際應(yīng)用中存在穩(wěn)定性差、不耐溫耐鹽、部分水解羧基與二價(jià)離子反應(yīng)等缺點(diǎn)。聚丙烯酰胺耐溫耐鹽性方面，賽耐特和莫茲利（2022）探究了不存在二價(jià)陽(yáng)離子和溶解氧的情況下，不同溫度時(shí)部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液在（1）％NaCl ， （2）3％NaCl溶液， （3）％NaCl+ ％NaHCO3。當(dāng)溫度高于160 ℃時(shí)，相較于其他鹵水，聚合物在2% NaCl + 1% NaHCO3溶液中的穩(wěn)定性最好。賴(lài)爾斯（ 1988）報(bào)道在含有 1％％硅酸鈉的鹽水中，1,000 mg/L HPAM 在 90℃下降低12%的粘度（從 ）要超過(guò)580天。 （1）常志英等選用氧化/還原引發(fā)體系進(jìn)行了AMPS/AM 的低溫共聚反應(yīng)，得到高分子量（ ）和高線性規(guī)整性的7610~AMPS/AM共聚物產(chǎn)品，該共聚物有突出的增粘作用和對(duì)高溫高鹽作用的穩(wěn)定性。 （3）兩性聚合物，如AM/AMPS/APDAC的三元共聚物或AM/AMPS/DMDAAC的三元共聚物，均具有較好的抗鹽增粘性。 （5）羅興樹(shù)等研究了聚丙烯酰胺分子量及濃度、交聯(lián)劑類(lèi)型和濃度對(duì)聚合物凝膠性能的影響，得出聚丙烯酰胺交聯(lián)凝膠成膠最佳配比關(guān)系為：％、鉻交聯(lián)劑加量為120 mg／L、交聯(lián)溫度為60℃，能夠起到良好封堵漏層的作用。 研究的主攻方向：開(kāi)題報(bào)告Ⅱ聚丙烯酰胺分子上的—COO 對(duì)鹽極其敏感，在高溫、高礦化度環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)?致水溶液粘度大幅度下降。目前，提高聚合物的耐溫抗鹽性能，主要是以丙烯酰胺或丙烯酸類(lèi)聚合物為基礎(chǔ)，通過(guò)聚合物改性或共聚引入其他具有特殊功能的結(jié)構(gòu)單元，包括提高聚合物分子主鏈的熱穩(wěn)定性，引人龐大側(cè)基或剛性側(cè)基，引入具有特殊功能的結(jié)構(gòu)單元，利用高分子鏈間相互作用，在高分子鏈上引入親油基團(tuán)和親水基團(tuán)，與天然高分子接枝共聚，引入具有優(yōu)良表面活性的功能基團(tuán)。影響高分子溶液粘度的主要因素有：溶劑、分子量、溫度、剪切速率和含鹽量。聚合物的分子量越大，其粘度越大，增粘效果也就越好。此外，我們還要對(duì)聚丙烯酰胺的耐溫耐鹽性、鉆井液中的流變性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù) 的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)定其特性粘數(shù)，由于分子量和粘度之間有一定關(guān)系，我們可以計(jì)算出聚合物的粘均分子量，對(duì)比分析不同合成方法對(duì)聚合物分子量的影響。在鉆井液基漿或體系中測(cè)定聚合物的流變性及 API 失水量，對(duì)比分析三種聚丙烯酰胺對(duì)鉆井液性能的影響，選出最優(yōu)鉆井液用增粘劑。六、必須具備的工作條件及解決辦法 主要試劑：KYPAMHPAM 、MICROG、氯化鈉固體、紅坂土、碳酸鈉固體、氫氧化鈉固體、RS1 粉末、氯化鉀固體、lube 乳液、海水、蒸餾水及熱水。 （2）玻璃儀器 砂芯漏斗、容量瓶（100ml、250ml、500ml） 、燒杯（250ml、100ml） 、錐形瓶、移液管（25ml、10ml） 、量筒、量杯、玻璃棒、溫度計(jì)、滴定管、秒表、濾紙、洗耳球。(6) 測(cè)定聚丙烯酰胺對(duì)鉆井液流變性的影響，得出相關(guān)結(jié)論。開(kāi)題報(bào)告Ⅱ七、工作的主要階段、進(jìn)度和時(shí)間安排工作的主要階段、進(jìn)度和時(shí)間安排如下表所示查找有關(guān)鉆井液用聚丙烯酰胺性能研究的中英文資料，翻譯英文資料。 第 7 周按設(shè)計(jì)路線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)聚丙烯酰胺的粘度，計(jì)算其粘均分子量。 第 12－14 周測(cè)定聚合物對(duì)鉆井液流變性的影響，得出結(jié)論 第 15－16 周對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論進(jìn)行處理，撰寫(xiě)畢業(yè)論文。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì) )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。因此研究鉆井液用聚丙烯酰胺（PAM）的性能及其性能評(píng)價(jià)具有重大意義。通過(guò)測(cè)定其特性粘度，根據(jù)分子量和粘度之間的關(guān)系，計(jì)算聚合物的粘均分子量，分析聚合物分子量的影響因素。在鉆井液基漿或體系中測(cè)定聚合物的流變性及 API 失水量，對(duì)比分析三種聚丙烯酰胺對(duì)鉆井液性能的影響，選出最優(yōu)鉆井液用增粘劑。（2）KYPAM1 的抗鹽性最好，在含鹽量為 %時(shí)，粘度維持在 s 以上； MICROG 的抗鹽性能很差，在 %NaCl 下粘度就降為 0。（3）MICROG 在鉆井液體系中的性能最好，具有很好的熱穩(wěn)定性和降慮失效果，是一種很好的鉆井液流變性調(diào)節(jié)劑，但它的分子量約為 300 萬(wàn)，為了能廣泛應(yīng)用于實(shí)際鉆井作業(yè)中，應(yīng)通過(guò)一些方法來(lái)提高其分子量，或者引入某種結(jié)構(gòu)或基團(tuán)改善其耐鹽性。s, as salinity increased, the viscosity changed little。s above。增粘劑均為水溶性高分子化合物，在鉆井液中可形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能顯著提高鉆井液的粘度。]1[增粘劑的種類(lèi)很多，作為降濾失劑和絮凝劑的高分子化合物都具有增粘作用。羥乙基纖維素的增粘程度一般與時(shí)間、溫度和含鹽量有關(guān)，耐溫能力可達(dá)到 107~121℃。此外，它具有優(yōu)良的剪切稀釋功能，能有效地改進(jìn)鉆井液流型，用它處理的鉆井液在高剪切速率下的極限粘度很低，有利于鉆速的提高；而在低剪切速率下又有較高的粘度，使鉆井液攜帶和懸浮巖屑的能力顯著提高 。這一點(diǎn)尤其在海洋鉆井或其他苛刻條件下更為重要。（3）聚丙烯酰胺（PAM）及部分水解聚丙烯酰胺（HPAM） 。聚丙烯酰胺具有良好的降濾失、增稠、絮凝和降摩阻等特性，因此在油田鉆井、采油、堵水、調(diào)剖、酸化、壓裂、水處理等方面已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍及應(yīng)用前景居各水溶性聚合物之首。在部分水解聚丙烯酰胺分子中引入了離子基—COO ，同一分子中—COO 之間的靜??電排斥使鏈更為伸展，水動(dòng)力學(xué)體積增大，因而 HPAM 溶液具有更高的粘度。（2）HPAM 溶液在鹽存在條件下粘度衰減明顯；當(dāng)水解度＞40％時(shí)，聚丙烯酰胺分子與鈣、鎂等多價(jià)離子結(jié)合，發(fā)生絮凝沉淀。（4）PAM 及 HPAM 水溶液長(zhǎng)期放置，粘度會(huì)下降，即發(fā)生老化。概述第 5 頁(yè)（共 35 頁(yè)）1 概述丙烯酰胺（AM）是 1893 年 Moureu 首次合成，由于 AM 分子中含有—C＝C—和—CONH 兩種基團(tuán)，故易于自聚或與其它烯類(lèi)單體共聚，采用不同單體進(jìn)行共聚，2可得到不同結(jié)構(gòu)和性能的共聚物，用途極廣，可作凝聚劑、凈水劑、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑等。聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，簡(jiǎn)稱(chēng) PAM）是丙烯酰胺均聚或與其它單體共聚而成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 50％以上的線型水溶性高分子化學(xué)品的總稱(chēng)，由于結(jié)構(gòu)單元中含有酰胺基，易于形成氫鍵，所以具有良好的水溶性；它易通過(guò)接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多種改性物，是水溶性高分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一。這些聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。分子式為 非離子型聚丙烯酰胺具有極性酰胺基團(tuán)，酰胺基團(tuán)含有孤對(duì)電子，易于形成氫鍵，吸附性能好。因此，聚丙烯酰胺產(chǎn)品實(shí)際上是丙烯酰胺與丙烯酸（鹽）的共聚物，它具有一定的水解度（小于 3%）。 陰離子型聚丙烯酰胺鉆井液用聚丙烯酰胺性能研究第 6 頁(yè)（共 35 頁(yè)）陰離子型聚丙烯酰胺，又稱(chēng)部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）。典型分子式為陰離子型聚丙烯酰胺是我國(guó)使用量最大的聚丙烯酰胺，廣泛用于水處理，采礦，造紙，紡織，印染等行業(yè)。 陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺陽(yáng)離子聚丙烯酰胺于 50 年代中期由美國(guó)氰胺公司首先開(kāi)發(fā)成功，在聚丙烯酰胺鏈上引入陽(yáng)離子側(cè)基，作為水處理劑和造紙助劑顯示出獨(dú)特的優(yōu)異性能，六、七十年代在國(guó)外獲得了迅速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺較晚，80 年代開(kāi)發(fā)出甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽（MAETAC）與丙烯酰胺（AM）。隨應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，CPAM 應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，由于它具有多種活潑的基團(tuán)，可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵?，F(xiàn)階段使用的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，主要由丙烯酰胺（AM）和陽(yáng)離子單體（二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽或丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽）共聚而成。概述第 7 頁(yè)（共 35 頁(yè)）陽(yáng)離子單體的種類(lèi)很多，陽(yáng)離子單體可用下列通用分子結(jié)構(gòu)表示式中，M 為陽(yáng)離子中心原子，可以是 N、P、S 原子（為 S 時(shí)僅有三個(gè)烴基）；R ~R 代表烴基（其中至少一個(gè)為不飽和烯烴基或反應(yīng)性環(huán)氧烴基），多數(shù)情況下，144 個(gè)烴基中至少有兩個(gè)相同，烯烴基碳數(shù)在 2～40 的范圍內(nèi)，最好 2～12，其他烴基碳數(shù)為 0～10，最好 1～3。有機(jī)陽(yáng)離???子聚合物有季銨、季磷和叔硫三大類(lèi)型，但只有季銨型陽(yáng)離子聚合物在油田得到應(yīng)用。鉆井上，用于鉆井液，正電荷中和粘土表面負(fù)電荷，降低粘土水敏性，穩(wěn)定粘土，分子量小的有機(jī)陽(yáng)離子化合物能進(jìn)入粘土片的晶層間形成永久的吸附，更好的抑制泥、頁(yè)巖水化、膨脹和分散的能力，分子量高的聚合物組成的鉆井液覆蓋頁(yè)巖表面，防止鉆井液固體分散，或者增加鉆井液粘度和降低流體濾失。有機(jī)陽(yáng)離子聚合物還用作堵水的延緩交聯(lián)體系、酸化壓裂添加劑、強(qiáng)化采油驅(qū)油劑、原油破乳劑、油田污水采油污水處理中的絮凝劑等等。典型分子式為。 聚丙烯酰胺合成方法 ]7[ 水溶液聚合法水溶液聚合是丙烯酰胺聚合反應(yīng)的傳統(tǒng)方法。其常規(guī)方法為在反應(yīng)釜中加入丙烯酰胺和水?dāng)嚢柘率蛊淙芙?，通氮?dú)?min，以除去溶解氧，溫度在30℃時(shí)，分子量一般在7萬(wàn)~700萬(wàn)。此方法由于操作簡(jiǎn)單容易，聚合物產(chǎn)率高，易獲得高分子量聚合物，以及對(duì)環(huán)境污染少，一直是聚丙烯酰胺生產(chǎn)的主要方法。因而新型引發(fā)體系的開(kāi)發(fā)研究是丙烯酰胺水溶液聚合發(fā)展的根本。它可分為過(guò)硫酸鹽、有機(jī)過(guò)氧化物、多電子轉(zhuǎn)移的氧化還原體系和非過(guò)氧化物體系四大類(lèi)。合成此兩性共聚物時(shí)，體系單體的濃度為 25 %、體系 P H 值為 引發(fā)劑用量為 0. 02 %、在 50 ℃下反應(yīng) 6 h ，所得產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量高，溶解時(shí)間短，溶解性好。與水溶液聚合不同之處是水溶性反應(yīng)物分散在有機(jī)載體內(nèi)。分散相系統(tǒng)的有機(jī)相是熱的良導(dǎo)體。概述第 9 頁(yè)（共 35 頁(yè)） 反相乳液聚合反相乳液聚合是將單體水溶液乳化于含乳化劑的油相中，形成油包水（W/O）型非均相分散體系，然后加油溶性或水溶性引發(fā)劑進(jìn)行引發(fā)聚合。反相乳液聚合具有聚合速率高，產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量高，在水中易溶等特點(diǎn)。趙明 等人利用反相乳液聚合法，以液體石蠟為連續(xù)相、丙烯酰胺和丙烯酸水]9[溶液為分散相、N，Nˊ亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑、過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，制備了丙烯酰胺(AM)一丙烯酸銨(AA)共聚物。在此條件下，制得共聚物粘度較大，穩(wěn)定性較好。1980 年 Soffer 等首先以微乳液為介質(zhì)進(jìn)行了微乳液聚合的研究，從而開(kāi)拓了一個(gè)新的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)張志成等采用 Span20 和 Tween60 混合物為乳化劑進(jìn)行 AM 的微乳液聚合，研究表明，該聚合方法與常規(guī)乳液聚合的動(dòng)力學(xué)相差較大，卻類(lèi)似于懸浮聚合。趙懷珍，吳肇亮，鄭曉宇等采用電導(dǎo)法和相體積法相結(jié)合，并借助相圖、粘度、光學(xué)顯微鏡等手段，研究了 Span80Tween60/白油/ 丙烯酰鉆井液用聚丙烯酰胺性能研究第 10 頁(yè)（共 35 頁(yè)）胺/丙烯酸鈉/H O 體系形成反相微乳液的過(guò)程，以及表面活性劑 Span80 與 Tween602質(zhì)量比、溫度、乙酸鈉對(duì)體系形成反相微乳液區(qū)的影響。說(shuō)明僅由電導(dǎo)率突變不能準(zhǔn)確確定反相微乳液區(qū)的邊界，必須與相體積法相結(jié)合來(lái)共同確定相區(qū)的邊界。由反相微乳液方法制得的聚合物微乳液微膠乳，具有高穩(wěn)定度、高固含量、粒徑小且均一以及速溶的特點(diǎn)。在現(xiàn)有油田進(jìn)行提高石油采收率的過(guò)程中，微乳液和聚合物微乳液顯示了優(yōu)異的性能，具有廣闊的前景。主要由單體、引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和懸浮劑四部分組成。分散劑又稱(chēng)懸浮劑，它的作用是使單體水溶液在攪拌作用下分散成小液珠懸浮在有機(jī)溶劑中，以防止聚合的粒子在聚合過(guò)程中互相粘結(jié)，產(chǎn)品粒徑一般為 100—200 。這些介質(zhì)對(duì)單體是溶劑，對(duì)聚合物 PAM 是非溶劑。