疏水缔合耐温抗盐聚丙烯酰胺共聚物的研究现状

随着油气勘探开发的需要，对油田化学处理剂的耐温，抗盐性能要求越来越高，因此必须对水解聚丙烯酰胺进行改性，其中研究较好的是对疏水缔合水溶性聚合物的研究，疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物的亲水性大分子链上引入少量疏水基团的一类水溶性聚合物。疏水改性的聚丙酰胺的大分子链上含有许多带电基团与疏水基团，分子内电性斥力与极性基团的水化作用使大分子主链呈疏松伸展状态，当聚合物浓度达到临界缔合浓度时，大分子链交联，形成具有一定程度的空间网状结构，使流体力学体积增加，增粘能力增强，而且该空间网状结构受无机盐影响小，抗温能力强。介绍了国内外耐温，抗盐改性的疏水缔合聚合聚丙烯酰胺共聚物的研究现状。     

耐温抗盐型丙烯酰胺共聚物的合成及其性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以及无机化合物为原料,采用水溶液绝热聚合法合成耐温抗盐型共聚物。考察了AMPS和无机化合物用量对共聚物耐温抗盐性的影响,结果表明,当AMPS用量小于20％、无机化合物A用量0．001％～0．004％、无机化合物D用量0．005％时,共聚物在高矿化度盐水溶液中粘度有明显提高。也考察了共聚物在高矿化度盐水溶液中的粘度稳定性,结果表明,由AM84．995％、AMPS15％及无机化合物D0．005％聚合而成的共聚物,其浓度为2000mg／L,在65℃矿化度9764mg／L的盐水溶液中老化37d,粘度保留率101．5％,说明此共聚物具有较好的耐温抗盐性能。     

分散聚合法制备抗盐耐温性丙烯酰胺-对苯乙烯磺酸钠共聚物

以丙烯酰胺(AM)为主体、对苯乙烯磺酸钠(SSS)为功能单体,采用分散聚合法合成了P(AM-SSS)———驱油剂。利用检测产物相对分子质量和单体转化率的手段考察了影响共聚反应的各因素和变化规律,并通过测试P(AM-SSS)盐溶液表观黏度的方法对产品进行了综合的抗盐耐温性能评价。P(AM-SSS)合成的较佳条件:V(叔丁醇)∶V(水)=1∶1、初始单体含量w(AM+SSS)=20%(基于体系质量)、w(聚乙烯吡咯烷酮)=6%(基于单体总质量)、w(过硫酸钾)=0.25%(基于单体总质量)、w(SSS)=15%(基于单体总质量)、75℃、6h;在此条件下合成的P(AM-SSS)的相对分子质量最大,单体转化率最高且具有较优异的抗盐耐温性能。     

新型耐温抗盐疏水缔合聚合物的制备及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、两性甜菜碱单体(MADPS)和油溶性双尾疏水单体(DiC₁₂AM)为原料通过自由基聚合制备了一种疏水缔合聚合物HASPAM,通过单因素方法优化了制备条件,采用1H NMR和黏弹性测试等方法考察了HASPAM的性能。实验结果表明,HASPAM的最佳制备条件为:n(AM)∶n(AA)=4∶1,MADPS用量0.6%(x),DiC₁₂AM用量0.2%(x),单体总用量30%(w),引发剂加量为单体总质量的0.15%,pH=7,25℃,4.0 h。在该条件下制备的0.4%(w)HASPAM溶液黏度为148.5 mPa·s,临界缔合浓度约为400 mg/L,在140℃、170 s^-1下剪切120 min后黏度保持在63 mPa·s。HASPAM的抗盐性能较好,当过硫酸铵加量为0.08%(w)时HASPAM溶液可完全破胶,且对岩心伤害最低为14.56%,可作为压裂液对储层进行压裂改造。     

耐温抗盐驱油共聚物的合成

用胶束聚合方法,将丙烯酰胺(AM)与疏水单体N-正辛基丙烯酰胺(C_8AM)、极性阴离子单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行共聚,合成了AM-C_8AM-AMPS疏水性缔合三元共聚物作为驱油剂,命名为KYP。研究了十二烷基硫酸钠的质量分数、引发温度、单体的摩尔分数、尿素的浓度对聚合物溶液(ρ=1 mg/L)在总矿化度为6.5 g/L的模拟盐水中表观粘度的影响。结果表明:C_8AM和AMPS的摩尔分数分别为0.7％和20％、引发温度为11℃、尿素的浓度为0.2 mmol/L时,合成的KYP具有很好的增粘效果。     

胶束法合成改性聚丙烯酰胺的研究

采用前加碱胶束共聚—共水解的制备方法,以丙烯酰胺(AM)单体为原料,引入疏水缔合单体(AMS-12)和表面活性剂OP,选择氧化还原/水溶性偶氮化合物复合引发体系,合成出1种二元共聚疏水缔合驱油聚合物S-12HPAM。围绕胶束聚合反应机理,考察不同反应条件对共聚物溶液粘度的影响,得到具有低分子质量和较高表观粘度的聚合物合成工艺条件。     

耐温抗盐疏水缔合水溶性聚合物性能研究

疏水缔合水溶性聚合物是聚合物亲水性大分子链上带少量疏水基团的一类水溶性聚合物,介绍了疏水缔合溶性聚合物的合成方法及其分子结构,并结合室内实验研究结果,从机理上分析了该聚合物的耐温抗盐和抗剪切的特性.现场应用实例表明了该类聚合物在高温高盐油藏中具有广阔的应用前景.     

丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/ N-烷基丙烯酰胺三元共聚物水溶液特性研究

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-烷基丙烯酰胺(N—AAM)为单体,合成了AANA三元共聚物,并与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相比较,讨论了三元共聚物(AANA)的水溶液特性。芘荧光光谱分析和激光光散射仪测量结果表明,AANA由于引入了疏水性单体,在水溶液中形成了分子间的疏水缔合作用,使得AANA在水溶液中具有较大的均方旋转半径,与HPAM相比,AANA具有更好的耐温抗盐性能。实验结果表明,AANA中引入的疏水性单体形成的缔合作用愈强,愈有利于改善聚合物的耐温抗盐性能。     

三次采油耐温抗盐聚丙烯酰胺的结构与性能

开发适合的耐温抗盐聚合物驱油剂是高温高盐油藏化学驱提高采收率技术的关键。从高分子物理的角度介绍了聚丙烯酰胺(HPAM)耐温抗盐性能提升的结构途径,总结比较了不同类型耐温抗盐HPAM的结构特点,分析了HPAM的一级、二级和三级结构与性能的关系:一级结构为结构单元的化学组成、构造和序列结构,二级结构为链的柔顺性和相对分子质量及其分布,三级结构为分子间作用力。提出了三次采油耐温抗盐HPAM的研究方向。     

TS-65型耐温抗盐聚合物的合成和现场试验

针对大港油田地质条件合成的TS-65型新型耐温抗盐聚合物,其由丙烯酰胺、具有支链构型的含-SO3基团的强极性单体和N-C12丙烯酰胺组成。采用低温下由无机氧化-还原引发体系和有机的偶氮类引发剂构成的复合引发体系,辅以非离子表面活性剂以及链转移剂的作用,使TS-65型聚合物的分子量大于106并具有良好的水溶性。试验研究表明,TS-65型聚合物较适应大港油田第一作业区的污水,聚合物具有良好的水溶性及增粘性。大港油田港东一区8-25-2井组TS-65型聚合物污水配制的现场试验取得了良好的增油降水效果,平均含水降低9.7％,增油达4174吨。     

长链烷基聚丙烯酰胺的合成与性能

氯代十八烷与丙烯酰胺反应,合成了N-十八烷基丙烯酰胺,此反应具有较低的反应温度和较短的反应时间,适用于大规模工业生产。N-十八烷基丙烯酰胺再与丙烯酰胺进行胶束共聚反应,合成了粘均相对分子质量为1．56×10~6的长链烷基聚丙烯酰胺(其中疏水单体摩尔分数为0．4%),并考察了聚合物浓度、温度和盐浓度对长链烷基聚丙烯酰胺溶液表观粘度的影响,结果表明,长链烷基聚丙烯酰胺具有良好的耐温抗盐能力。     

AM/AMPS/DMDAAC/OAM水溶性疏水缔合两性共聚物的合成及其性能

以十八醇为原料,制备了长链疏水单体N-十八烷基丙烯酰胺(OAM);以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、OAM为单体,合成了水溶性疏水缔合两性共聚物AM/AMPS/DMDAAC/OAM。利用1H NMR,FTIR,DTA-TG手段研究了共聚物的结构和热稳定性,考察了OAM疏水单体含量、共聚物含量、AMPS含量、温度、剪切速率以及NaCl含量对共聚物溶液表观黏度的影响。实验结果表明,当OAM摩尔分数为1.0%、AMPS摩尔分数为25%、共聚物质量分数为2.5%时,共聚物溶液的增黏性能很好,溶液的表观黏度可达1 648 mPa·s。将疏水基团和两性离子同时引入分子链中,提高了共聚物的耐温抗盐和耐剪切性能,可作为三次采油的驱油剂。     

甲基丙烯磺酸钠-N,N-二甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺耐温抗盐共聚物性能的研究

系统测定了甲基丙烯磺酸钠-N,N-二甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺(SMAS-DMAM-AM)三元共聚物在驱油条件下的各项性能;研究了在高温、高盐地质条件下表观粘度的影响因素及变化规律。实验结果表明,三元共聚物的热分解温度明显高于普通聚丙烯酰胺的分解温度;三元共聚物模拟油田矿场水溶液的表观粘度随共聚物浓度、温度和模拟油田矿场水矿化度的变化而变化;三元共聚物表现出优异的耐温和抗盐性能。在90℃、质量浓度为1.5g/L的聚合物模拟油田矿场水溶液中,三元共聚物的耐温和抗盐性均优于国内外同类产品,达到高温、高盐油田聚合物驱油剂的使用要求。     

甲基丙烯磺酸钠-N,N-二甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺耐温抗盐共聚物的合成

采用甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、丙烯酰胺(AM)为原料合成耐温抗盐驱油共聚物,研究影响共聚反应的各种因素和变化规律,讨论功能性单体的种类和含量对共聚物性能的影响,确定合理的聚合工艺条件。实验结果表明,在共聚反应温度为50℃、共聚反应时间为8h、引发剂质量分数(占单体质量)为0.07%、共聚单体中AM质量分数为82%、SMAS质量分数为12%、DMAM质量分数为6%的条件下,合成的三元共聚物具有优异的溶解性能、耐温性能和抗盐性能。     

耐温抗盐酸液稠化剂的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)为主单体,与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及改性单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)进行三元水溶液聚合,合成了一种酸化用稠化剂,并对其性能进行了评价。结果表明,该稠化剂在室温下能迅速溶解于20%的盐酸溶液中形成稠化酸。室温条件下,稠化酸粘度随着稠化剂加量的增加而增加,且增加趋势明显;随着养护温度的升高,稠化酸粘度略有下降,但粘度保留率高,温度达到120℃时,粘度保留率为78%,具有良好的耐温性;矿化度增加时,稠化酸粘度降低,矿化度达到1·6×105mg/L时,稠化酸粘度保留率为67·5%,具有一定的抗盐性。与不加稠化剂的盐酸相比,稠化酸与石灰石反应具有更低的反应速率,缓速性能良好。     

抗温抗盐吸水剂的合成与性能研究

以丙烯酰胺和丙烯酸为原料合成了抗温抗盐吸水剂,讨论了原料配比、反应温度、反应时间等因素对产物性能的影响。在较佳条件下合成的聚合物具有良好的抗温抗盐性,在150℃下仍为具有弹性的片粒状物质,在纯水中的体积膨胀最大可达150倍,在15％NaCl溶液中可达30倍,在10％CaCl2溶液中达15倍。     

AM-NaAMPS-St三元共聚物的合成及溶液性能研究

在微乳液介质中制备了组成系列变化的丙烯酰胺(AM)-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)-苯乙烯(St)三元共聚物P(AM-NaAMPS-St)。通过红外光谱、紫外光谱、复合作用电导滴定法对共聚物的结构和组成进行了表征。用稀释外推粘度法测定了共聚物的特性粘数及Huggins常数kH。用荧光探针法与表观粘度法研究了大分子链间的疏水缔合作用,考察了共聚物结构对其水溶液性能的影响。     

疏水缔合三元共聚物的合成及其性能

以丙烯酰胺、疏水单体N-十二烷基丙烯酰胺(AMC_(12))和极性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用胶束水溶液共聚法合成了耐温、抗盐疏水缔合三元共聚物(NKP)。考察了引发温度、功能性引发剂MP和Triton X-100表面活性剂的质量浓度和单体含量对NKP性能的影响。实验结果表明,当引发温度10℃、MP质量浓度20 mg/L、Triton X-100表面活性剂质量浓度120 mg/L、总单体占体系质量的20%(其中,AMC_(12)质量分数为0.8%、AMPS质量分数为5.0%)时,NKP的滤过比小于2,相对分子质量达到2.1×10~7,依靠疏水基团的缔合作用使NKP具有很好的耐温、抗盐性能,有望替代部分水解聚丙烯酰胺(相对分子质量为2.5×10~7)在高温、高盐条件下作为驱油剂使用。