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當(dāng)前抗鹽聚丙烯酰胺產(chǎn)品的分類及發(fā)展方向

當(dāng)前抗鹽聚丙烯酰胺產(chǎn)品的分類及發(fā)展方向

 
聚合物驅(qū)工業(yè)化已經(jīng)在大慶、大港、勝利、河南和新疆等油田進(jìn)行了聚合物驅(qū)的礦場(chǎng)試驗(yàn)以及工業(yè)化推廣應(yīng)用。目前，聚合物驅(qū)油已成為油田一項(xiàng)重要的提高采收率方法，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，出現(xiàn)污水外排增大趨勢(shì)。含油污水礦化度較高，用于普通的聚合物配制時(shí)，在相同的濃度條件下，會(huì)使聚合物注入液的粘度降低，影響聚合物驅(qū)油效果。隨著三次采油技術(shù)的發(fā)展，聚合物驅(qū)油技術(shù)對(duì)聚合物產(chǎn)品提出新的要求。具有抗鹽性能的高分子量聚合物產(chǎn)品，不但能夠利用采出污水進(jìn)行聚合物配制，而且效果等同于清水配制，成為油田急需的產(chǎn)品。為適應(yīng)油田三次采油對(duì)高抗鹽、高分子量聚合物的要求，國內(nèi)外許多企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)對(duì)抗鹽聚合物的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化做了大量的研究工作。
普通聚丙烯酰胺存在的不足
聚丙烯酰胺驅(qū)油技術(shù)已成為提高原油采收率的主要措施之一。然而，普通聚丙烯酰胺抗鹽能力較差，不僅不適用于高鹽油藏、不能用污水配置，而且注入后出現(xiàn)粘度大幅度下降，驅(qū)油效果變差。普通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，由于聚丙烯酰胺分子內(nèi)羧酸基(鹽)的電性相互排斥作用，使聚丙烯酰胺分子呈伸展?fàn)顟B(tài)，增粘能力很強(qiáng)；在鹽水中，由于聚丙烯酰胺分子內(nèi)羧酸基(鹽)的電性被屏蔽，聚丙烯酰胺分子呈卷曲狀態(tài)。水解度越高，聚丙烯酰胺在鹽水中分子卷曲越嚴(yán)重，增粘能力越差。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，這是造成普通聚丙烯酰胺不具備抗鹽能力的主要原因。另外，部分水解直鏈聚丙烯酰胺通過提高分子量來提高粘度，但在盡可能提高分子量的同時(shí)，產(chǎn)品易支化、交聯(lián)，溶解性能無法保證。為解決上述問題，國內(nèi)外在聚丙烯酰胺抗鹽性能方面進(jìn)行了廣泛研究，除通過增加聚合物鏈長(zhǎng)的超高分子量聚丙烯酰胺外，按其抗鹽機(jī)理共分為以下幾種：具有抗鹽性能的功能單體共聚物、疏水締合聚合物、兩性共聚物、多元組合共聚物、共混共聚物。
抗鹽聚丙烯酰胺產(chǎn)品的分類
當(dāng)前抗鹽聚合物產(chǎn)品主要分為以下幾種類別：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，聚合物分子鏈由于鹽敏性會(huì)發(fā)生塌陷，引起水動(dòng)力學(xué)體積的降低，但是通過增加聚合物的分子量，增加分子鏈長(zhǎng)，仍有助于增加溶液的粘度。2.疏水締合水溶性聚合物。由于其結(jié)構(gòu)特性，在外加鹽的作用下更有利于分子間發(fā)生締合形成網(wǎng)狀超分子結(jié)構(gòu)，HDV更進(jìn)一步增加，即所謂的結(jié)構(gòu)粘度。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入剛性基團(tuán)或磺酸基團(tuán)。引入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，增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。通過分子設(shè)計(jì)讓少量的正負(fù)兩種電荷合理分布到分子鏈上，聚合物在水溶液中由于正負(fù)離子的相互吸引而使分子鏈?zhǔn)湛s，當(dāng)加入小分子鹽時(shí)，由于反離子作用，壓縮雙電層，吸引力減弱，聚合物鏈逐漸得到伸展，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)"。
抗鹽聚丙烯酰胺產(chǎn)品的發(fā)展方向
1.盡量提高聚丙烯酰胺的分子量，增加分子伸展程度來增大單個(gè)聚合物分子鏈的流體力學(xué)尺寸，增強(qiáng)高分子聚丙烯酰胺內(nèi)的排斥力，使其每個(gè)分子體積擴(kuò)張，粘度加大，故分子量增加。在油層條件允許的注入壓力下，聚合物的分子量越大，增粘效果越好，且殘余阻力系數(shù)越大，提高采收率的效果越好。即使在高溫高礦化度環(huán)境下，盡管聚合物溶液粘度會(huì)降低，但由于聚合物分子量高，相應(yīng)其絕對(duì)粘度仍將比較高，從而滿足工作液對(duì)聚合物增粘能力的要求。因此，解決聚合物稀溶液增粘性的主要途徑之一就是努力提高聚合物的分子量。
2.通過引入抗鹽單體，增強(qiáng)聚合物分子鏈的剛性，增強(qiáng)聚合物水化能力，使得聚合物分子在高礦化度水溶液中可以保持較大的水動(dòng)力學(xué)尺寸，增強(qiáng)聚合物的耐鹽能力

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