抗鹽聚丙烯酰胺的分類及開(kāi)展現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間：2020-12-11
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本文介紹了三次采油對(duì)聚合物功用提出的新要求，剖析了現(xiàn)在聚合物驅(qū)油選用的一般聚丙烯酰胺在功用上存在的缺乏，經(jīng)過(guò)對(duì)不同機(jī)理抗鹽聚合物的研討，指出抗鹽聚丙烯酰胺的開(kāi)展方向和研討要點(diǎn)。
聚合物驅(qū)油工業(yè)化在我國(guó)現(xiàn)已取得了巨大的成功，先后在大慶、大港、成功、河南和新疆等油田進(jìn)行了聚合物驅(qū)油的礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)化推廣應(yīng)用，尤其是在大慶油田，經(jīng)過(guò)十年的礦場(chǎng)工業(yè)化擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)后，2010年聚合物驅(qū)油產(chǎn)量已占到其總產(chǎn)量的40%，現(xiàn)已成為保持穩(wěn)產(chǎn)的首要辦法之一。
現(xiàn)在，聚合物驅(qū)油已成為油田一項(xiàng)重要的進(jìn)步采收率方法，但隨著油田注聚合物規(guī)模的不斷擴(kuò)大，清水的用量逐年增多，使含油污水采出量急劇上升，呈現(xiàn)污水外排添加趨勢(shì)。含油污水礦化度較高，用于一般的聚合物制造時(shí)，在相同的濃度條件下，會(huì)使聚合物注入液的粘度下降，影響聚合物驅(qū)油作用。大慶油田每年排放的污水，不只構(gòu)成了4000多萬(wàn)元的環(huán)保罰款，并且污水排放時(shí)還要交納很多的排污費(fèi)，添加了油田聚合物驅(qū)油的生產(chǎn)本錢(qián)。
隨著三次采油技能的開(kāi)展，聚合物驅(qū)油技能對(duì)聚合物產(chǎn)品提出新的要求。具有抗鹽功用的高分子量聚合物產(chǎn)品，不光能夠運(yùn)用采出污水進(jìn)行聚合物制造，并且作用等同于清水制造，成為油田急需的產(chǎn)品。為習(xí)慣油田三次采油對(duì)高抗鹽、高分子量聚合物的要求，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)，研討機(jī)構(gòu)對(duì)立鹽聚合物的技能開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化做了很多的研討工作。
1、一般聚丙烯酰胺存在的缺乏
聚丙烯酰胺驅(qū)油技能已成為進(jìn)步原油采收率的首要辦法之一，然而，一般聚丙烯酰胺抗鹽才能較差，不只不適用于高鹽油藏、不能用污水裝備，并且注入后呈現(xiàn)粘度大幅度下降，驅(qū)油作用變差。
現(xiàn)在在聚合物驅(qū)油的應(yīng)用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：
①為了達(dá)到必定的流度比，需求找到很多的清水源裝備聚合物溶液；
②要是直接選用處理過(guò)的污水來(lái)裝備聚合物驅(qū)替液，所需聚合物的濃度要有較大的添加；
③工藝上需求預(yù)先用水沖刷地層的注聚工藝，采油本錢(qián)大幅度添加；
④關(guān)于一些地層水礦化度太高的油田和海上油田，運(yùn)用裝備的聚合物驅(qū)替液根本達(dá)不到經(jīng)濟(jì)驅(qū)油所需的流度比要求。
一般部分水解聚丙烯酰胺實(shí)際上是丙烯酰胺與丙烯酸鹽的共聚物，在去離子水中，因?yàn)榫郾０贩肿觾?nèi)羧酸基（鹽）的電性相互排擠作用，使聚丙烯酰胺分子呈擴(kuò)展?fàn)顩r，增粘才能很強(qiáng)；在鹽水中，因?yàn)榫郾０贩肿觾?nèi)羧酸基（鹽）的電性被屏蔽，聚丙烯酰胺分子呈卷曲狀況。水解度（羧酸基含量）越高，聚丙烯酰胺在鹽水中分子卷曲越嚴(yán)峻，增粘才能越差。當(dāng)聚丙烯酰胺水解度≥40%時(shí)，雖然聚丙烯酰胺分子卷曲十分嚴(yán)峻，增粘才能大大下降，但不會(huì)呈現(xiàn)沉積現(xiàn)象；在硬水（Ca2+，Mg2+含量較高時(shí)）中，當(dāng)聚丙烯酰胺水解度≥40%時(shí)，聚丙烯酰胺分子與鈣、鎂等多價(jià)離子結(jié)合，會(huì)發(fā)生絮凝沉積。在聚合物驅(qū)油時(shí)，在油田地層酸、堿或高溫條件下，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基容易被水解，這是構(gòu)成一般聚丙烯酰胺不具備抗鹽才能的首要原因。另外，部分水解直鏈聚丙烯酰胺經(jīng)過(guò)進(jìn)步分子量來(lái)進(jìn)步粘度，但在盡可能進(jìn)步分子量的同時(shí)，產(chǎn)品易支化，交聯(lián)，溶解功用無(wú)法確保。
2、抗鹽聚丙烯酰胺的分類
近年來(lái)，為處理上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外在聚丙烯酰胺抗鹽功用方面進(jìn)行了廣泛研討，除經(jīng)過(guò)添加聚合物鏈長(zhǎng)的很高分子量聚丙烯酰胺外，按其抗鹽機(jī)理共分為以下幾種：具有抗鹽功用的功用單體共聚物，疏水締合聚合物，兩性共聚物、多元組合共聚物、共混共聚物。
現(xiàn)在，抗鹽聚合物首要有以下幾種：
（1）超高分子量的部分水解聚丙烯酰胺。雖然在高鹽環(huán)境中，聚合物分子鏈因?yàn)辂}敏性會(huì)發(fā)生塌陷，引起水動(dòng)力學(xué)體積的下降，可是經(jīng)過(guò)添加聚合物的分子量，添加分子鏈長(zhǎng)，仍有助于添加溶液的粘度。
（2）疏水締合水溶性聚合物。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特性，在外加鹽的作用下更有利于分子間發(fā)生締合構(gòu)成網(wǎng)狀超分子結(jié)構(gòu)，HDV更進(jìn)一步添加，即所謂的結(jié)構(gòu)粘度。按來(lái)歷的不同，疏水締合水溶性聚合物能夠分為疏水締合改性羥乙基纖維素類（HMHEC）；疏水改性脲烷類（HEUR）；疏水改性聚氧乙烯類（HMPEO）；疏水締合堿溶性乳液（HASE）；硫水締合改性聚丙烯酰胺（HMPAM）等。
（3）帶有耐鹽基團(tuán)的水溶性聚合物，如在聚合物分子鏈上引進(jìn)剛性基團(tuán)或磺酸基團(tuán)。在極性溶劑中，磺酸根離子的溶度常數(shù)KdSO32-，遠(yuǎn)大于KdCO32-。因而，選用含磺酸根離子的單體共聚，得到的聚合物分子鏈大將帶有更多的負(fù)電荷數(shù)。高分子鏈的擴(kuò)張因子αe，取決于分子的電荷數(shù)Cs，和原子數(shù)B。
αe5-αe3=Cs*√B
所以，在鹽水中，引人磺酸根離子的聚合物將會(huì)有比其他羧酸根陰離子聚合物更大的水動(dòng)力學(xué)體積，添加了聚合物的耐鹽性。
（4）驅(qū)油用兩性離子聚合物。分子鏈上帶有正負(fù)兩種電荷基團(tuán)的水溶性高分子，一般僅帶有較低的電荷密度。經(jīng)過(guò)分子設(shè)計(jì)讓少量的正負(fù)兩種電荷合理分布到分子鏈上，聚合物在水溶液中因?yàn)檎?fù)離子的相互吸引而使分子鏈縮短，當(dāng)加入小分子鹽時(shí)，因?yàn)榉措x子作用，壓縮雙電層，吸引力減弱，聚合物鏈逐漸得到擴(kuò)展，其水溶液粘度不降反升，表現(xiàn)出十分明顯的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”。
3、抗鹽聚丙烯酰胺的開(kāi)展方向
研討認(rèn)為，影響聚合物溶液粘度的首要因素是：?jiǎn)蝹�(gè)聚合物分子流體力學(xué)尺度；分子鏈的剛性；分子間作用構(gòu)成的高分子間的鏈?zhǔn)牧黧w力學(xué)尺度。在進(jìn)步分子量的同時(shí)，在側(cè)鏈上引進(jìn)大分子替代基。以進(jìn)步大分子鏈的剛性，并且要求大分子替代基上的極性基團(tuán)對(duì)鈣、鎂離子不敏感，起到抗鹽作用。
（1）盡量進(jìn)步聚丙烯酰胺的分子量，添加分子擴(kuò)展程度來(lái)添加單個(gè)聚合物分子鏈的流體力學(xué)尺度，增強(qiáng)高分子聚丙烯酰胺內(nèi)的排擠力，使其每個(gè)分子體積擴(kuò)張，粘度加大，故分子量添加，在油層條件答應(yīng)的注入壓力下，聚合物的分子量越大，增粘作用越好，且殘余阻力系數(shù)越大，進(jìn)步采收率的作用越好。即便在高溫高礦化度環(huán)境下，雖然聚合物溶液粘度會(huì)下降，但因?yàn)榫酆衔锓肿恿扛撸鄳?yīng)其粘度仍將比較高，然后滿足工作液對(duì)聚合物增粘才能的要求。因而，處理聚合物稀溶液增粘性的首要途徑之一便是努力進(jìn)步聚合物的分子量。
（2）經(jīng)過(guò)引進(jìn)抗鹽單體，增強(qiáng)聚合物分子鏈的剛性，增強(qiáng)聚合物水化才能，使得聚合物分子在高礦化度水溶液中能夠保持較大的水動(dòng)力學(xué)尺度，增強(qiáng)聚合物耐鹽才能。
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