三次采油用聚丙烯酰胺研究进展

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三次采油用聚丙烯酰胺研究进展:
三次采油用聚丙烯酰胺研究进展,我国多数油田的储层属陆相沉积,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:油层复杂, 含水上升快。大约有三分之二的原油储量留在地 下采不出来。因此,提高原油采收率已成为中国陆 上石油工业持续发展的一项迫切的战略任务。在 提高采收率的三次采油(EOR)诸方法中,聚合物 驱油技术占有重要地位^。从90年代开始,我国 各大油田都已经采用聚合物驱油技术,注人每吨 聚合物平均可增加可采储量167 t,均取得了较好 的经济效益,三次采油用聚丙烯酰胺研究进展,预计在2000年中国利用聚合物驱油 技术将增加原油产量10 Mt以上。三次采油中所 用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺(PAM)。 根据调査分析预测?,我国1998年PAM用于三 次采油领域的消费量为58 kt,预计到2005年用 于三次采油的PAM消费量将达110 kt,大庆油 田、胜利油田及辽河油田都已大规模使用PAM 进行三次采油。PAM在实际应用中存在的问题: (1)经济性好、分子量高的聚合物溶解慢,生产工 艺复杂,且易发生剪切降解。(2)羧基对盐极为敏 感,尤其是存在高价金属离子时易发生沉淀,在高 矿化度地层常发生相分离;温度大于70 C时酰胺 基易,水解,不适应高温地层。因此,近年来国内外 对PAM研究的重点多集中于,如何获得超高分 子量的聚合物产品,如何使超高分子量的PAM 更易溶于水,以及耐温耐盐水溶性聚合物驱油剂 的研究与开发。
1聚丙烯酰胺的生产现状 1. 1国内
70年代初,国内仅有4家企业生产聚丙烯酰 胺产品,到现在已有60余家。目前国内聚丙烯酰 胺的产量不能满足日益增长的需求,还需要进口。 国内生产的聚丙烯酰胺的分子量一般在1〇7以 内。大庆石油管理局从法国SNF公司引进聚丙烯 酰胺生产装置,是世界上最大的采用中浓度丙烯 酰胺水溶液与Na2C〇3共水解工艺,生产的聚丙 烯酰胺分子量达12X106?15X106,最大生产能 力为52 kt/a,主要用于油田三次采油。
1.2 国外
国外主要生产聚丙烯酰胺的厂家有法国的 SNF公司、英国的联合胶体公司及日本的三菱公 司、美国的道化学公司等。日本的三菱公司采用中 浓度丙烯酰胺水溶液与NaOH后水解工艺;法国 的SNF公司采用中浓度丙烯酰胺水溶液与 Na2C03共水解工艺;英国的联合胶体公司采用中 浓度丙烯酰胺水溶液均聚工艺。三菱及SNF公司 所生产的聚丙烯酰胺为阴离子型,联合胶体公司 的产品为非离子型。
2聚丙烯酰胺研究现状 2.1超高分子鬣PAM的合成
虽然超高分子量PAM的机械降解损失较 大,但其残留粘度仍比分子量较低的PAM高。三次采油用聚丙烯酰胺研究进展,国 内外对超高分牛量聚丙烯酰胺的研究相当活跃,超高分子量聚丙烯酰胺的研究主要是引发体系的 开发。Robert%等采用氢过氧化物/硫酸亚铁引发 体系引发丙烯酰胺聚合,可获得超高分子量聚丙 烯酰胺产品,国内还未见这方面的报道。匡洞庭 等《采用复配引发体系,进行丙烯酰胺均聚后水 解反应,得到分子量达2. 5X107、过滤比小于1. 3 的超高分子量PAM。
2. 2耐温耐盐PAM的合成
耐温耐盐PAM的合成主要从以下几方面人
手。
2.2.1引入大侧基或刚性侧基团
引入大侧基或刚性侧基可使聚合物具有较高 的热稳定性。这样聚合物的水溶液,可在高温下保 持较高的粘度。即使老化过程中伴有分子链的断 裂,因刚性侧基的位阻效应,分子运动阻力大,则 聚合物溶液的表观粘度降低幅度较小。可提供大 侧基或刚性侧基的单体有苯乙烯磺酸、烷基 马来酰亚胺、丙烯酰胺基长链烷基磺酸、3-丙烯酰 各基-3-甲基丁酸等。
2. 2. 2引入耐盐基团
在分子中引人对盐不敏感的磺酸基可使高分’ 子化合物的耐盐性明显提高。由于2-丙烯酰胺基 -2-甲基丙磺酸(AMPS)的特殊结构和其分子中 含有对盐不敏感的SO厂基团,所以用AMPS与 丙烯酰胺(AM)共聚,所得共聚物都有较好的耐 温耐盐性^。常志英等?选用氧化一还原引发体 系进行了 AMPS/AM的低温共聚反应,得到了高 分子量(10s?1〇7)和高线性规整性的AMPS — AM共聚物产品。经测定表明,这种共聚物具有突 出的增粘作用和对高温高盐作用的稳定性,这方 面已经有工业应用的报道。梁兵等?合成了AM —DMAM(二甲基丙烯酰胺)一AMPS共
聚物。结果表明,金属阳离子对共聚物水溶液粘度 的影响很大,共聚单体AMPS引人的阴离子是造 成共聚物盐敏性的原因。在AMPS和DMAM共 同影响下,共聚物获得了良好的耐温、抗老化性 能。
2.2.3引入耐水解基团
釆用耐水解的单体与AM等单体共聚可以 获得耐温耐盐性能优良的水溶性聚合物。如由耐 水解的W -烷基丙烯酰胺和耐盐的AMPS单体形 成的共聚物,有很好的耐温耐盐能力,可用于高矿 化度的高温地层。
2.2.4引入可抑制酰胺基水解的基团
通常分子链上酰胺基的水解是造成聚合物耐 温耐盐性能降低的主要谭因,引入可抑制酰胺基 水解的单体可使聚合物的耐温耐盐性能提高, 乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)可抑制酰胺基水 解,采用NVP与AM共聚,当NVP用量适当时, 可明显抑制聚合物分子中酰胺基的水解。因此, AM与NVP共聚合或的多元共聚物具有明显的 耐盐能力,由AM与NVP及耐盐的单体AMPS 共聚合成的共聚物,可达到更好的效果。
2.2.5引入疏水基麗
在聚合物合成中引人疏水基团,通过疏水基 团的疏水缔合作用改善聚合物耐温耐盐性也是一 条有效途径。
疏水缔合水溶性聚含物是指在聚合物亲水性 大分子链上带有少量疏水基团的一类水溶性聚合 物。由于其独特的溶液性德,近来它们已成为增粘 聚合物中重要的一族,其水溶液由于分子间疏水 基团缔合而形成不稳定釣物理交联网络,表现出 较好的增粘效应。通过这种缔合形成了非常大的 超分子结构,大大提髙了聚合物溶液的粘度。在剪 切作用下,这种超分子结构的动态物理交联网络 容易被破坏,因而溶液呈现典型的假塑性行为?,但 随着剪切作用的降低或消除,大分子链间的物理 交联重新形成,其粘度又将恢复《在盐溶液中,小 分子电解质的加人使疏水缔合作用增强,溶液粘 度增加,表现出明显的抗盐性能。三次采油用聚丙烯酰胺研究进展,叶林等?采用自 由基共聚反应,制备了水溶性丙烯酰胺-2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS) —2-甲基丙烯 酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵(DMDA)疏水 两性共聚物。经测试表明,由于在同一聚合物中引 入了疏水结构及两性离子结构,这类疏水两性共 聚物表现出较好的耐温耐盐等性能。李季等^研 究了 AM、AMPS及一种既含磺酸基又含疏.n 长链烷基的两亲性表面活性单体的三元共: ZYS。经测试,该共聚物在溶液中具有较高的 性、短期和长期耐温性、注入性(滤过性)及流, 细管时的抗剪切性。
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