聚合物驱油技术作为一种经济且行之有效的提高原油采收率的方法,已经成为三次采油技术的重要组成部分。现阶段,为了扩大油气产量,需要对一些高盐特别是高钙镁油藏实施三次采油技术。常规聚合物因其分子结构和增黏机制的限制,在盐溶液中分子链卷曲,黏度大幅度降低。而聚合物发挥流度控制作用提高采收率的首要前提是聚合物体系具有黏度。因此常规聚合物难以满足高盐油藏提高采收率的需求。常规聚合物抗盐性差,主要是因为其分子结构中的羧基对盐极其敏感,尤其是对钙镁离子具有较强敏感性。文献资料显示,当溶液中钙镁离子浓度高于500mg/L后,常规聚合物黏度便降低到极低值。而国内高盐油藏中的钙镁离子普遍高于此值。为了提高聚合物的抗盐性,本文摒弃了常规利用强水化基团削弱盐对聚合物影响的方法。创新的利用了功能基团与金属阳离子的相互作用,促进聚合物体系性能的提高,实现了聚合物在高盐、高硬度条件下达到高黏度的目标。在对两种聚合物体系(梳形部分水解聚丙烯酰胺,CHPAM;梳形疏水缔合聚合物,CHAP)结构性能认识、评价的基础上,将分子结构进一步优化,形成了最后的梳形微嵌段疏水缔合聚合物(CBHAP)。系统的研究了 CBHAP的盐效应,包括典型的盐增稠以及在一定剪切速率范围内出现的剪切增稠行为;对聚合物的抗盐机理进行了研究;结合CBHAP的结构特点和独特性能,研究了其在多孔介质中的流动特性。本文完成的主要工作和成果分以下几方面:(1)制备了三种连接基团为酰胺基的功能单体,包括大分子水溶性单体(甲基丙烯酰胺基聚乙二醇单甲醚)、大分子水溶性疏水单体(甲基丙烯酰胺基十八醇聚氧乙烯醚)和支链型疏水单体(N-苯乙基-N-十四烷基甲基丙烯酰胺),并对单体的结构进行了表征。(2)利用大分子单体合成了两种梳形聚合物。相比部分水解聚丙烯酰胺,两种聚合物的抗盐性得到了明显的提升。尤其是CHAP体系,其在氯化钠溶液中(矿化度小于1 ×105mg/L)的黏度可保持在100mPa·s以上。不足的是,这种体系依然难以抵抗钙离子导致的黏度降低。(3)为了进一步提高聚合物在二价离子中的增黏性,有针对性地对聚合物进行了分子设计。创新地将梳形结构和微嵌段结构进行组合,制备了一种梳形微嵌段结构的超分子聚合物(CBHAP)。这种聚合物(1500mg/L)在矿化度为1×105mg/L、钙镁离子为5740mg/L的盐水中,黏度可达到716.3mPa·s,大幅度超过其在清水中的黏度(277.5mPa·s),表现出明显的盐增稠能力。聚合物体系浓度超过1000mg/L、矿化度超过2×104mg/L时,将出现剪切增稠现象。(4)通过光散射技术和分形理论,解释了聚合物在钠离子和钙离子溶液中的分形聚集过程;通过微观形貌表征和聚合物与离子的相互作用,验证了聚合物的聚集形态,并进一步阐述了聚合物的抗盐机理。(5)结合CBHAP体系的特殊性能(盐增稠特性和剪切增稠特性),研究了 CBHAP在多孔介质中的流动特性。结果表明,CBHAP在岩心中出现了盐增稠和剪切增稠的流动特性,表现为即时压差的显著提高。(6)对聚合物在高盐、高钙镁离子条件下的驱油性能进行了评价。在含有5500mg/L钙镁离子的水质条件下,CBHAP浓度为1000mg/L时提高采收率的幅度(27.1%)明显高于浓度为2000mg/L时的KYPAM(11.5%)、高于浓度为1350mg/L时的CHAP(18.8%)。上述研究成果证实了梳形结构和微嵌段结构的创新结合能够有效提高聚合物的抗盐性。同时,因超分子作用力的存在,聚合物体系表现出与常规聚合物不同的盐效应和流动特性,使聚合物能够在较低浓度条件下建立较高的阻力系数,获得更高的采收率。本文中所采用的分子设计构想为抗盐聚合物的研发提供了一种新的思路。制备的具有梳型微嵌段结构的超分子聚合物,为高盐油藏聚合物驱提供了一种有效的聚合物体系。