抗鹽聚丙烯酰胺的分類及開展現(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)過對不同機(jī)理抗鹽聚合物的研討，指出抗鹽聚丙烯酰胺的開展方向和研討要點(diǎn)。
聚合物驅(qū)油工業(yè)化在我國現(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)過十年的礦場工業(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。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。
隨著三次采油技能的開展，聚合物驅(qū)油技能對聚合物產(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)慣油田三次采油對高抗鹽、高分子量聚合物的要求，國內(nèi)外許多企業(yè)，研討機(jī)構(gòu)對立鹽聚合物的技能開發(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)用過程中存在以下問題：
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的污水來裝備聚合物驅(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)過進(jìn)步分子量來進(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)，溶解功用無法確保。
2、抗鹽聚丙烯酰胺的分類
近年來，為處理上述問題，國內(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)過添加聚合物鏈長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}敏性會發(fā)生塌陷，引起水動力學(xué)體積的下降，可是經(jīng)過添加聚合物的分子量，添加分子鏈長，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有比其他羧酸根陰離子聚合物更大的水動力學(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展方向
研討認(rèn)為，影響聚合物溶液粘度的首要因素是：單個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)展程度來添加單個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力學(xué)尺度，增強(qiáng)聚合物耐鹽才能。
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