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接枝丙烯酰胺共聚物-表面活性劑的溶液行為

徐敏，余斌，陳良勇，楊彬，馬曉艷

成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，成都610059

摘要:將大單體4-乙烯芐基辛烷基酚聚氧乙烯(18)醚、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉共聚合成接枝丙烯酰胺共聚物(branched acrylamide-based copolymer，PAE)，然后將具有表面活性的PAE分別與4種表面活性劑復(fù)合，獲得二元復(fù)合驅(qū)油體系．研究各表面活性劑對(duì)這些二元復(fù)合驅(qū)油體系的表觀黏度和表面張力的影響，與油田常用的部分水解聚丙烯酰胺-表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)油體系相比，這些體系可提高驅(qū)油劑的增黏性和表面活性，改善驅(qū)油過(guò)程中的色譜分離效應(yīng)．在陰離子表面活性劑(十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉(sodium dodecyl benzene sulfonate，SDBS)、陽(yáng)離子表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨)和非離子表面活性劑(聚氧乙烯(20)山梨醇酐單硬脂酸酯)中，微量SDBS對(duì)聚合物體系溶液黏度提高幅度最大，且能明顯降低體系的表面張力，當(dāng)SDBS濃度為0.6 mmol/L時(shí)，PAE二元復(fù)合驅(qū)油體系(含5.0 g/L NaCl，1.2 g/L PAE)的表觀黏度可從243 mPa·s上升到732 mPa·s．

關(guān)鍵詞:油田化學(xué);丙烯酰胺;大分子單體;二元復(fù)合體系;增黏性能;表觀黏度;表面張力

Received: 2015-01-12; Revised: 2015-05-21; Accepted: 2015-06-04

Foundation: Specialized Research Foundation for Doctoral Program of Higher Education of China(20135122110017)

三次采油技術(shù)在中國(guó)許多油田得到現(xiàn)場(chǎng)推廣，聚合物-表面活性劑-堿組成的三元復(fù)合驅(qū)油體系能大幅提高石油采收率，在大慶油田得到了成功應(yīng)用，其中加入堿能進(jìn)一步降低復(fù)合體系的表面張力和界面張力，但在開(kāi)采過(guò)程中，堿會(huì)使井筒結(jié)垢，生產(chǎn)井產(chǎn)液能力下降，在地層產(chǎn)生沉淀，使地層滲透率明顯下降，造成地層傷害［1-5］．另外，堿也能使聚合物溶液黏彈性降低，不利于驅(qū)油效率的提高．因此，亟待開(kāi)發(fā)既能提高波及效率，又能提高驅(qū)油效率，無(wú)堿但仍具有良好表面活性和界面活性的聚合物-表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)油體系［6-9］．目前應(yīng)用的驅(qū)油聚合物主要是超高分子質(zhì)量部分水解聚丙烯酰胺(partially hydrolyzed polyacrylamide，HPAM)［10-12］及其改性丙烯酰胺共聚物(modified acrylamide-based copolymer，MPAM)［13-17］，這些水溶性聚合物的表面活性極弱或幾乎沒(méi)有，在與表面活性劑二元復(fù)合后，體系的表面和界面活性受到限制，且組分間易發(fā)生色譜分離［10-11］．因此，合成了大分子單體4-乙烯基芐基辛烷基酚聚氧乙烯(18)醚(p-vinylbenzyl-terminated octylphenoxy poly(ethylene oxide)，VE)，將其與丙烯酰胺(acrylamide，AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉(sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulphonate，NaAMPS)共聚，得到接枝丙烯酰胺共聚物(branched acrylamide-based copolymer，PAE)［12］．PAE在鹽水溶液中表現(xiàn)了良好的增黏性，具有高的表觀黏度，且顯示良好的表面活性，為進(jìn)一步提高PAE的增黏性和表面活性，發(fā)揮其與表面活性劑的相互協(xié)同作用，本課題分別研究了在油田中被廣泛應(yīng)用的陰離子表面活性劑(十二烷基硫酸鈉(anionic sodium dodecyl sulphate，SDS)和十二烷基苯磺酸鈉(sodium dodecyl benzene sulfonate，SDBS) )、陽(yáng)離子表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨(cationic cetyltrimethylammonium bromide，CTAB) )以及非離子表面活性劑(聚氧乙烯(20)山梨醇酐單硬脂酸酯(俗稱TW-60) )對(duì)PAE二元復(fù)合驅(qū)油體系(含5.0 g/L NaCl，1.2 g/L PAE)表觀黏度和表面張力的影響．本研究的復(fù)合體系不同于現(xiàn)有的聚合物二元復(fù)合體系，大單體VE的引入不僅使復(fù)合體系的表觀黏度顯著上升，還使體系組分的配伍性和體系的表面活性比現(xiàn)有的聚合物/表面活性劑體系更好．另外，對(duì)PAE/表面活性劑復(fù)合體系的色譜分離現(xiàn)象也有所改善，因?yàn)镻AE的長(zhǎng)支鏈具有表面活性，而且長(zhǎng)支鏈末端含有疏水基團(tuán)辛烷基苯基，而表面活性劑也含有疏水基團(tuán)，這使PAE與表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)上具有相似性，通過(guò)這兩者疏水基團(tuán)在溶液中發(fā)生的分子間締合作用和溶液表面的聚集，使復(fù)合體系呈現(xiàn)獨(dú)特的增黏和表面活性行為．

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1主要原料與試劑

PAE由實(shí)驗(yàn)室自制，其中，AM摩爾分?jǐn)?shù)為85.13%，NaAMPS摩爾分?jǐn)?shù)為13.82%，VE摩爾分?jǐn)?shù)為1.05%，PAE特性黏數(shù)為6.20 dL/g; HPAM平均相對(duì)分子質(zhì)量為2.5×107，大慶助劑廠生產(chǎn); SDS、SDBS、CTAB、TW-60及氯化鈉均為分析純，由成都科龍化工試劑廠生產(chǎn);實(shí)驗(yàn)用水均為蒸餾水．

1.2共聚物的性能及結(jié)構(gòu)表征

采用德國(guó)Kruss-Kiost數(shù)字式表面張力儀于30℃下用吊片法測(cè)定溶液的表面張力，具體測(cè)試方法為:①打開(kāi)儀器開(kāi)關(guān)和電腦，調(diào)出表面張力測(cè)試應(yīng)用程序;②在選項(xiàng)菜單中點(diǎn)擊“連接”，連接計(jì)算機(jī)與儀器;③將鉑金板掛在掛鉤上，并在選項(xiàng)菜單中點(diǎn)擊“設(shè)置”，設(shè)置測(cè)試模式為“板法表面張力”，設(shè)置鉑片寬度為24 mm，觸發(fā)張力為5 mN/m，然后用軟件界面的“清零”按鈕進(jìn)行軟件清零;④用流水清洗鉑金板，然后用酒精燈與水平面呈45°角度燒鉑金板，直到其變?yōu)槲⒓t;⑤在干凈的樣品皿中加入被測(cè)液體，置于樣品臺(tái)上，按“測(cè)試”鍵，鉑金板會(huì)自動(dòng)下移，當(dāng)其接觸液體后，軟件界面會(huì)自動(dòng)顯示整個(gè)表面張力值的變化曲線和最終的表面張力值．

采用日本Hitachi S-3000N型高分辨率(5～3× 105倍)掃描電子顯微鏡(scanning electronic microscopy，SEM)觀察PAE水溶液樣品的締合結(jié)構(gòu)．將溶液滴在表面有導(dǎo)電膠的樣品臺(tái)上，讓其自然干燥形成非常薄的膜，然后在負(fù)壓條件下噴金鍍膜．掃描電鏡的樣品室溫度為25℃，電壓為20 kV．采用Brookfield DVⅢ黏度計(jì)測(cè)量溶液的表觀黏度，如無(wú)特殊說(shuō)明，剪切速率為7.34 s－1，通過(guò)帶有加熱和制冷裝置的恒溫水槽控制測(cè)試溫度為(30±0.1)℃．

2　結(jié)果與討論

2.1 PAE的增黏性與界面行為

PAE的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示．對(duì)于PAE和HPAM，當(dāng)ρ(NaCl)分別為0和5.0 g/L時(shí)，聚合物質(zhì)量濃度對(duì)溶液表觀黏度ηapp的影響如圖2．在PAE二元復(fù)合驅(qū)油體系中，當(dāng)ρ(NaCl) = 0 g/L時(shí)，由AM和NaAMPS合成的線形二元共聚物(用PAA表示)溶液的ηapp在整個(gè)范圍內(nèi)均很低，且隨ρ(PAA)增加變化很小;當(dāng)ρ(PAA) = 2.5 g/L時(shí)，ηapp也只有292 mPa·s; HPAM溶液在ρ(NaCl)為0 和5.0 g/L時(shí)的ηapp也都較低，且隨ρ(HPAM)呈線性變化．如，在HPAM溶液中，當(dāng)ρ(HPAM) = 1.5 g/L，ρ(NaCl)分別為0和5.0 g/L時(shí)，對(duì)應(yīng)的ηapp分別為350和79 mPa·s．但在ρ(NaCl)分別為0和5.0 g/L時(shí)，PAE均表現(xiàn)出疏水締合行為，臨界締合質(zhì)量濃度ρ'均為1.0 g/L．當(dāng)ρ(PAE) = 1.0 g/L后，ηapp隨ρ(PAE)增加而急劇增加，當(dāng)ρ(PAE) = 1.5 g/L，ρ(NaCl)分別為0和5.0 g/L時(shí)，ηapp均急劇增加，分別為703和495 mPa·s．結(jié)果表明，在PAE和HPAM二元復(fù)合驅(qū)油體系中，ρ(NaCl)分別為0和5.0 g/L時(shí)，PAE的增黏性能明顯優(yōu)于油田常用的HPAM，且鹽效應(yīng)弱得多．這是因?yàn)镠PAM的分子鏈?zhǔn)蔷€形的，在溶液中加入NaCl后，Na+的電荷屏蔽削弱了—COO－離子之間的靜電斥力，使分子鏈卷曲，ηapp顯著下降，但PAE分子鏈中帶有苯環(huán)的長(zhǎng)支鏈顯著增加了整個(gè)分子鏈的剛性，使分子鏈在鹽水中仍較伸展，而且由長(zhǎng)支鏈末端辛烷基苯基形成的分子間締合作用使分子鏈在鹽水中形成了超分子締合結(jié)構(gòu)．

圖1　PAE的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of PAE

圖2　聚合物質(zhì)量濃度對(duì)溶液表觀黏度的影響Fig.2 Effect of polymer concentration on the apparent viscosity of solution

具有表面活性的VE大單體被引入到PAE分子鏈中，使PAE表現(xiàn)了兩親聚合物的性能，其水溶液不僅具有良好的增黏性能，還顯示了良好的表面活性，而HPAM和文獻(xiàn)［16］報(bào)道的MPAM只有增黏性能，無(wú)表面活性．圖3顯示了在ρ(PAE) = 0.8 g/L時(shí)PAE溶液的締合聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，從圖3觀察到構(gòu)象伸展的大分子鏈?zhǔn)?直徑約400 nm)，這間接表明PAE分子鏈在水溶液中是伸展的，另外還發(fā)現(xiàn)了類似于低分子表面活性劑膠束的PAE締合結(jié)構(gòu)，形成這種膠束結(jié)構(gòu)的分子鏈聚合度比大分子鏈?zhǔn)械姆肿渔溇酆隙葢?yīng)該低得多，但其分子鏈上的VE單元含量應(yīng)該更高．結(jié)果表明，兩親性的PAE在水溶液中的獨(dú)特聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，賦予了其與一般的增黏聚合物不同的溶液性能．

圖3　PAE溶液(ρ(PAE) = 0.8 g/L，ρ(NaCl) = 0 g/L)的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.3 SEM images of 0.8 g/L PAE in aqueous solution

圖4顯示了ρ(NaCl)為0和5.0 g/L時(shí)，PAE溶液表面張力與ρ(PAE)的關(guān)系，從圖4可見(jiàn)，當(dāng)ρ(PAE)＞0.4 g/L時(shí)，ρ(NaCl)為0和5.0 g/L兩種情況下的表面張力均趨向穩(wěn)定．結(jié)果表明，由于疏水作用，辛烷基苯基在水面緊密排列，使PAE水溶液的表面張力顯著下降，鹽的加入使疏水基團(tuán)的排列更緊密，表面張力更低．

2.2表面活性劑對(duì)PAE二元復(fù)合驅(qū)油體系的影響

2.2.1 SDS的影響

圖4　ρ(PAE)對(duì)PAE溶液表面張力的影響Fig.4 Effect of ρ(PAE) on surface tensions of PAE solutions

圖5顯示了SDS濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系(含5.0 g/L NaCl、1.2 g/L PAE )和HPAM二元復(fù)合體系(含5.0 g/L NaCl和1.2 g/L HPAM)表觀黏度的影響．從圖5可見(jiàn)，隨著SDS濃度的增加，PAE二元復(fù)合體系的ηapp呈先增后減趨勢(shì)，而HPAM二元復(fù)合驅(qū)油體系的ηapp基本不變．當(dāng)SDS濃度由0 mmol/L增加到3 mmol/L時(shí)，PAE二元復(fù)合體系的ηapp由243 mPa·s增加到615 mPa·s，繼續(xù)增加SDS濃度，溶液黏度開(kāi)始減小，說(shuō)明SDS與PAE復(fù)合的最佳濃度為3 mmol/L．PAE的增黏性主要由分子間締合結(jié)構(gòu)決定，SDS分子在PAE溶液中起到“架橋”作用，通過(guò)SDS分子中十二烷基的物理交聯(lián)作用，更多的PAE分子鏈發(fā)生分子間疏水締合作用，形成了更多和更大體積的締合結(jié)構(gòu)，使溶液的ηapp迅速上升．當(dāng)SDS濃度過(guò)高時(shí)，SDS膠束將PAE分子鏈中的疏水基團(tuán)包圍屏蔽，分子間締合結(jié)構(gòu)被破壞，表觀黏度顯著下降，當(dāng)SDS濃度繼續(xù)增加，每個(gè)SDS膠束中只含很少的辛烷基苯基，溶液中沒(méi)有形成分子間的締合結(jié)構(gòu)，溶液黏度基本不變．而HPAM的增黏性依賴分子的大小和分子鏈的纏結(jié)，因此，表面活性劑的加入對(duì)體系的黏度沒(méi)有影響．

在PAE-SDS和HPAM-SDS的二元復(fù)合體系(均含5.0 g/L NaCl)中，分別加入的SDS濃度均為3 mmol/L時(shí)，ρ(PAE)和ρ(HPAM)變化對(duì)體系表面張力的影響如圖6．隨ρ(PAE)的增加，二元復(fù)合體系的表面張力發(fā)生急劇下降，在ρ(PAE) = 0.8 g/L時(shí)，復(fù)合體系表面張力為24.71 mN/m，低于ρ(NaCl) = 0 g/L時(shí)，單組分PAE的表面張力(28.53 mN/m)，之后趨于穩(wěn)定．隨著ρ(HPAM)從0.1 g/L增加到1.0 g/L，HPAM二元復(fù)合體系的表面張力從32.4 mN/m上升到33.1 mN/m．這說(shuō)明由于低分子表面活性劑的加入，通過(guò)SDS分子中十二烷基的

圖5　SDS濃度對(duì)PAE和HPAM(均含5.0 g/L NaCl和1.2 g/L HPAM)溶液表觀黏度的影響Fig.5 Effect of SDS concentration on apparent viscosities of 1.2 g/L PAE and 1.2 g/L HPAM brine solutions with 5.0 g/L NaCl

協(xié)同作用，PAE分子在溶液表面的排列更加緊密，致使二元復(fù)合驅(qū)油體系表面張力下降，但HPAM分子鏈中無(wú)疏水基團(tuán)，復(fù)合體系中對(duì)溶液表面活性的貢獻(xiàn)只有SDS，而且由于溶液的黏度和HPAM的親水性影響，SDS的十二烷基在溶液表面的排列使得隨HPAM濃度的增加，溶液的表面張力微弱地上升．

圖6　聚合物質(zhì)量濃度對(duì)PAE-SDS和HPAM-SDS體系(均含5.0 g/L NaCl和3 mmol/L SDS)表面張力的影響Fig.6 Effect of polymer concentration on surface tension of the PAE-SDS and HPAM-SDS solutions with 5.0 g/L NaCl and 3 mmol/L SDS

2.2.2 SDBS的影響

圖7為SDBS濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系(ρ(PAE) = 1.2 g/L;ρ(NaCl) = 5.0 g/L)的影響．SDBS濃度變化對(duì)PAE二元復(fù)合體系ηapp的影響與SDS相似，對(duì)體系黏度的提高幅度很大，當(dāng)SDBS濃度增加到0.6 mmol/L時(shí)，PAE二元復(fù)合驅(qū)油體系的ηapp達(dá)到最大，為732 mPa·s．從圖7可見(jiàn)，SDBS的加入量遠(yuǎn)低于SDS，這是因?yàn)镾DBS在30℃時(shí)的臨界膠束濃度(critical micelle concentration，CMC)為0.9 mmol/L，低于SDS的CMC(8.4 mmol/L)．SDBS和SDS皆為陰離子表面活性劑，其分子中的烷基鏈長(zhǎng)也相同，但SDBS分子還含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，其疏水性更強(qiáng)，因此，SDBS使得復(fù)合體系溶液黏度的上升幅度更大．

圖7　SDBS濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系(ρ(PAE) = 1.2 g/L，ρ(NaCl) = 5.0 g/L)表觀黏度的影響Fig.7 Effect of SDBS concentration on the apparent viscosity of the 1.2 g/L PAE solution with 5.0 g/L NaCl

圖8為當(dāng)SDBS的濃度為0.6 mmol/L，ρ(NaCl) = 5.0 g/L時(shí)，ρ(PAE)對(duì)二元復(fù)合驅(qū)油體系表面張力的影響．隨著ρ(PAE)的增加，復(fù)合體系的表面張力急劇下降，當(dāng)ρ(PAE)增加到0.8 g/L時(shí)，復(fù)合體系的表面張力為23.40 mN/m，低于PAE-SDS體系的表面張力值，之后趨于穩(wěn)定，這是由于SDBS的表面活性更強(qiáng)，其對(duì)聚合物表面活性的影響更大．

2.2.3 CTAB的影響

圖9為CTAB濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系溶液(ρ(PAE) = 1.2 g/L;ρ(NaCl) = 5.0 g/L)表觀黏度的影響．從圖9可見(jiàn)，當(dāng)CTAB的濃度增加到0.2 mmol/L時(shí)，復(fù)合體系的ηapp達(dá)到最大，為359 mPa·s，繼續(xù)增加CTAB的濃度，復(fù)合體系的ηapp急劇下降，最后保持穩(wěn)定．CTAB在30℃時(shí)的CMC

圖8　ρ(PAE)對(duì)PAE-SDBS復(fù)合驅(qū)油體系(含5.0 g/L NaCl和0.6 mmol/L SDBS)表面張力的影響Fig.8 Effect of ρ(PAE) on surface tension of PAE-SDBS solution with 5.0 g/L NaCl and 0.6 mmol/L SDBS

為0.86 mmol/L，微量的陽(yáng)離子表面活性劑CTAB作為物理交聯(lián)劑使更多的PAE分子鏈參加分子間締合，但由于CTAB的離子頭大，CTAB所帶的正電荷影響其十六烷基的搭橋作用，使復(fù)合體系的黏度上升幅度遠(yuǎn)低于SDS和SDBS，而且CTAB所帶的正電荷與含SO3－的PAE所帶電荷相反，基于兩者之間的靜電相互吸引作用，過(guò)量的CTAB與PAE發(fā)生相互作用，而且分子間締合作用過(guò)強(qiáng)，使締合結(jié)構(gòu)緊密，甚至產(chǎn)生凝膠，最后發(fā)生相分離現(xiàn)象，造成復(fù)合體系的ηapp急劇下降．

圖10為CTAB濃度為0.2 mmol/L、ρ(NaCl) = 5.0 g/L時(shí)，ρ(PAE)對(duì)復(fù)合體系面張力的影響．由圖10可見(jiàn)，隨著ρ(PAE)的增加，PAE-CTAB復(fù)合體系的表面張力急劇下降，當(dāng)ρ(PAE) = 0.9 g/L時(shí)，復(fù)合體系的表面張力為22.20 mN/m，低于PAE-SDBS復(fù)合體系的表面張力值，之后趨于穩(wěn)定．由于陽(yáng)離子表面活性劑CTAB與PAE分子間的靜電相互作用降低了疏水基團(tuán)在液面吸附過(guò)程中電荷斥力所起的干擾作用，使得PAE在溶液表面的排列更緊密，致使復(fù)合體系溶液的表面張力下降幅度較大．

2.2.4 TW-60的影響

圖11為TW-60濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系(ρ(PAE) = 1.2 g/L，ρ(NaCl) = 5 g/L)表觀黏度的影響，由圖11可知，當(dāng)TW-60的濃度增加到

圖9　CTAB濃度對(duì)PAE溶液(ρ(PAE) = 1.2 g/L，ρ(NaCl) = 5.0 g/L)表觀黏度的影響Fig.9 Effect of CTAB concentration on the apparent viscosity of 1.2 g/L PAEsolution with 5.0 g/L NaCl

圖10　ρ(PAE)對(duì)PAE-CTAB復(fù)合驅(qū)油體系(含5.0 g/L NaCl和0.2 mmol/L CTAB)表面張力的影響Fig.10 Effect of ρ(PAE) on the surface tension ofthe PAE-CTAB solution with 5.0 g/L NaCl and 0.2 mmol/L CTAB

0.3 mmol/L時(shí)，表觀黏度達(dá)到最大，為345 mPa·s，但與SDS和SDBS相比，溶液黏度增加的幅度不大．隨著TW-60濃度的繼續(xù)增加，復(fù)合體系表觀黏度急劇下降，然后趨于穩(wěn)定．結(jié)果表明，TW-60作為一種非離子表面活性劑，其在溶液中的“架橋”作用不明顯，因此，溶液黏度上升幅度較小，TW-60濃度過(guò)高時(shí)，共聚物中疏水基與TW-60產(chǎn)生大量的混合膠束，使溶液黏度最終基本不變．

圖12為當(dāng)TW-60的濃度為0.3 mmol/L、ρ(NaCl) = 5 g/L時(shí)，ρ(PAE)對(duì)復(fù)合驅(qū)油體系表面

圖11　TW-60濃度對(duì)PAE二元復(fù)合體系(ρ(PAE) = 1.2 g/L，ρ(NaCl) = 5.0 g/L)表觀黏度的影響Fig.11 Effect of TW-60 concentration on the apparent viscosity of the 1.2 g/L PAE solution with 5.0 g/L NaCl

圖12　聚合物質(zhì)量濃度對(duì)PAE-TW-60復(fù)合體系(含5.0 g/L NaCl和0.3 mmol/L TW-60)表面張力的影響Fig.12 Variation of surface tension with polymer concentration for the PAE-TW-60 solution with 5.0 g/L NaCl and 0.3 mmol/L TW-60

張力的影響．隨著ρ(PAE)的增加，復(fù)合體系的表面張力急劇下降，但與圖4比較發(fā)現(xiàn)，加入TW-60后，在ρ(PAE)相同，ρ(NaCl)=5.0 g/L時(shí)復(fù)合體系溶液的表面張力降幅較小，當(dāng)ρ(PAE) = 0.7 g/L時(shí)，鹽水溶液的表面張力為26.84 mN/m，之后趨于穩(wěn)定．結(jié)果表明，TW-60對(duì)復(fù)合體系溶液表面張力的影響較小，這是由于TW-60為非離子表面活性劑，其與PAE分子間作用較弱，而且TW-60的親水基團(tuán)對(duì)聚合物分子鏈上的疏水基團(tuán)在溶液表面的排列有一定的空間排斥作用．

3　結(jié)　論

1)在ρ(NaCl)為0和5.0 g/L時(shí)，接枝丙烯酰胺共聚物PAE的增黏性能均優(yōu)于油田常用的驅(qū)油聚合物HPAM，鹽效應(yīng)也弱得多，且具有良好的表面活性，而HPAM無(wú)表面活性，表面活性劑對(duì)其溶液黏度也無(wú)影響．

2)表面活性劑能與含有疏水基團(tuán)的PAE發(fā)生協(xié)同作用，顯著提高復(fù)合體系的增黏性能和表面活性．分別加入適量的SDS、SDBS、CTAB或TW-60，能使PAE復(fù)合體系(含NaCl)的表觀黏度急劇增加，其中，陰離子表面活性劑SDBS的效果最明顯，用量只有0.6 mmol/L; CTAB對(duì)復(fù)合體系溶液表面張力的影響最大，在PAE二元復(fù)合體系(ρ(PAE) = 1.0 g/L;ρ(NaCl) = 5.0 g/L)中加入0.2 mmol/L CTAB后，復(fù)合驅(qū)油體系的表面張力從28.10 mN/m降至22.20 mN/m．

引文:徐敏，余斌，陳良勇，等．接枝丙烯酰胺共聚物-表面活性劑的溶液行為［J］．深圳大學(xué)學(xué)報(bào)理工版，2015，32(4) : 390-397．

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【中文責(zé)編:晨兮;英文責(zé)編:新谷】

【環(huán)境與能源/Environment and Energy】

Corresponding author: Associate professor Ma Xiaoyan．E-mail: maxiaoyan@ cdut.cn

Citation: Xu Min，Yu Bin，Chen Liangyong，et al．Solution behaviors of the compound flooding systems of branched acrylamidebased copolymer and surfactants［J］．Journal of Shenzhen University Science and Engineering，2015，32(4) : 390-397．(in Chinese)

Solution behaviors of the compound flooding systems of branched acrylamide-based copolymer and surfactants

Xu Min，Yu Bin，Chen Liangyong，Yang Bin，and Ma Xiaoyan

College of Materials and Chemistry＆Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，P．R．China

Abstract:We report the synthesis of the branched acrylamide-based copolymer(PAE) and acrylamide(AM)，sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulphonate(NaAMPS) and a macro-monomer: p-vinylbenzyl-terminated octylphenoxy poly(ethylene oxide)(VE，polymerization number: 18)．By blending the PAE polymer with four different kinds of surfactants，we obtain the binary combination oil displacement system．We investigate the effects of each kind of surfactants on apparent viscosity and surface tension of the compound flooding system．Compared with the flooding system containing surfactant and partially hydrolyzed polyacrylamide(HPAM) with super high molecular weight，which is frequently used in oil fields，these compound flooding systems have better thickening and surface properties and better chromatographic separation．Among the anionic surfactants: sodium dodecyl sulphate(SDS) and sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS)，the cationic surfactant: cetyltrimethylammonium bromide(CTAB)

and the non-ionic surfactant: polyoxyethylene soritan monostearate(TW-60)，the addition of small amounts of SDBS producesthe sharpest increase in solution viscosity and a sharp decline in surface tension．For example，for a binary compound flooding system containing 5.0 g/L NaCl and 1.2 g/L PAE，as the SDBS concentration is increased from zero to 0.6 mmol/L，the apparent viscosity increases from 243 mPa·s to 732 mPa·s．

Key words:oilfield chemistry; acrylamide; macro-monomer; binary compound flooding system; thickening property; apparent viscosity; surface tension

作者簡(jiǎn)介:徐敏(1965—)，女(漢族)，江蘇省常州市人，成都理工大學(xué)助理實(shí)驗(yàn)師，E-mail: xumin@ cdut.cn

基金項(xiàng)目:高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20135122110017)

doi:10．3724/SP．J．1249．2015．04390

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):TE 357.43