[发明专利]一种采用微观结构判断三元疏水缔合聚合物具备减阻和增黏性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气开采领域，涉及页岩气压裂液用减阻剂，具体涉及一种采用微观结构判断三元疏水缔合聚合物具备减阻和增黏性能的方法。

背景技术

在流体中加入一定的高分子聚合物能使流动阻力降低，这种现象称为高聚物减阻。而加入的降低流体阻力的化学剂就叫做减阻剂(Drag Reduction Agent)，在湍流时，由于剪切力较大，聚合物减阻剂的分子链很容易由于断裂而导致分子量降低，从而使得减租效果下降。因而，在高剪切条件下需要一种能抗高剪切作用的减阻聚合物，疏水缔合聚合物的特殊性质就可以满足这种要求。它主要是依靠分子间的相互作用形成分子聚集体，甲基丙烯酸烷基酯类的疏水缔合聚合物就是利用这种分子特殊相互协同作用而形成的。

本技术团队合成了一种由丙烯酰胺、N,N-二正丁基丙烯酰胺和甲基丙烯酸十六酯三种单体聚合而成的三元疏水缔合聚合物，合成单体的结构式及制备方法公开于申请号为201710939897.8的专利文本，因为所合成的疏水缔合聚合物引入了两种不同的疏水单体，并且其设定的功能不同，它能否满足预想的大排量减阻和尾端增黏功能还不为所知。所以设计出一种采用微观结构判断三元疏水缔合聚合物具备减阻和增黏性能的方法非常有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用微观结构判断三元疏水缔合聚合物具备减阻和增黏性能的方法，通过荧光光谱、激光粒度仪、扫描电镜以及扫描探针显微镜等精密仪器对合成的三元疏水缔合聚合物溶液微观结构进行分析研究，以期望解决以下疑问：1.所合成新型三元共聚疏水缔合物在水溶液中能否相互缔合形成疏水微区；2.这些分子内和分子间的疏水微区能否发生分子内或者分子间的缔合；3.缔合聚合物和滑溜水主剂空间网络结构有何区别，并进一步说明的空间立体三维网络结构是如何缔合形成的，其如何实现减阻和增黏。

为实现上述发明目的，具体提供了如下的技术方案：

1、一种采用微观结构判断三元疏水缔合聚合物具备减阻和增黏性能的方法，包括如下步骤：

第一步：使用荧光光谱分析法判断三元疏水缔合聚合物在水溶液中能否相互缔合形成疏水微区；

第二步：使用激光粒度法验证疏水微区是否能形成分子链的聚集体；

第三步：使用扫描电镜验证聚集体是否能够形成空间网状结构；

通过以上三步检测方法判断三元疏水缔合聚合物是否具备减阻和增黏性能。

进一步的，步骤1)的实施方法为：

配置1个系列的多浓度聚合物溶液，标注为系列A溶液，固定系列A溶液中芘浓度相同；

使用荧光光谱法验证系列A溶液，获取每种溶液在372nm和383nm的发射峰标记强度为I1和I3，以I3/I1对聚合物浓度作变化曲线图，以聚丙烯酰胺作对比图，若发现芘探针的荧光强度随着三元缔合聚合物浓度的增大而变大，表明表明芘探针所处溶液的环境极性随表明芘探针所处溶液的环境极性随三元缔合聚合物浓度的增大而减小，即意味着三元缔合聚合物溶液在水中的确形成了疏水微区。

进一步使用荧光光谱法判断所述疏水微区的形成是由什么形成，当三元缔合聚合物浓度为50-200ppm时，聚丙烯酰胺溶液I3/I1值比三元缔合聚合物溶液要小，表明孪尾基团之间的接入形成疏水微区，当三元缔合聚合物浓度为200-1500ppm时，I3/I1值缓慢增大，表明疏水基团开始分子内缔合，形成分子内疏水微区，三元缔合聚合物浓度为1500-2500ppm时，I3/I1值迅速增大，此阶段共聚物开始进行分子间的缔合，三元缔合聚合物浓度大于2500ppm，I3/I1值增长速度又开始减缓直至基本不变，浓度的继续增加使得分子间的缔合作用继续进行，对芘分子的增溶作用进一步加大，当疏水微区多到足够把所有的芘分子全部增溶到疏水微区中时，芘所处溶液环境的极性基本不改变，其I3/I1值则保持恒定，曲线则呈现出水平段。