抗盐聚丙烯酰胺的分类及开展现状
发布时间:2020-12-11
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本文介绍了三次采油对聚合物功用提出的新要求,剖析了现在聚合物驱油选用的一般聚丙烯酰胺在功用上存在的缺乏,经过对不同机理抗盐聚合物的研讨,指出抗盐聚丙烯酰胺的开展方向和研讨要点。
聚合物驱油工业化在我国现已取得了巨大的成功,先后在大庆、大港、成功、河南和新疆等油田进行了聚合物驱油的矿场实验以及工业化推广应用,尤其是在大庆油田,经过十年的矿场工业化扩大实验后,2010年聚合物驱油产量已占到其总产量的40%,现已成为保持稳产的首要办法之一。
现在,聚合物驱油已成为油田一项重要的进步采收率方法,但随着油田注聚合物规模的不断扩大,清水的用量逐年增多,使含油污水采出量急剧上升,呈现污水外排添加趋势。含油污水矿化度较高,用于一般的聚合物制造时,在相同的浓度条件下,会使聚合物注入液的粘度下降,影响聚合物驱油作用。大庆油田每年排放的污水,不只构成了4000多万元的环保罚款,并且污水排放时还要交纳很多的排污费,添加了油田聚合物驱油的生产本钱。
随着三次采油技能的开展,聚合物驱油技能对聚合物产品提出新的要求。具有抗盐功用的高分子量聚合物产品,不光能够运用采出污水进行聚合物制造,并且作用等同于清水制造,成为油田急需的产品。为习惯油田三次采油对高抗盐、高分子量聚合物的要求,国内外许多企业,研讨机构对立盐聚合物的技能开发和产业化做了很多的研讨工作。
1、一般聚丙烯酰胺存在的缺乏
聚丙烯酰胺驱油技能已成为进步原油采收率的首要办法之一,然而,一般聚丙烯酰胺抗盐才能较差,不只不适用于高盐油藏、不能用污水装备,并且注入后呈现粘度大幅度下降,驱油作用变差。
现在在聚合物驱油的应用过程中存在以下问题:
①为了达到必定的流度比,需求找到很多的清水源装备聚合物溶液;
②要是直接选用处理过的污水来装备聚合物驱替液,所需聚合物的浓度要有较大的添加;
③工艺上需求预先用水冲刷地层的注聚工艺,采油本钱大幅度添加;
④关于一些地层水矿化度太高的油田和海上油田,运用装备的聚合物驱替液根本达不到经济驱油所需的流度比要求。
一般部分水解聚丙烯酰胺实际上是丙烯酰胺与丙烯酸盐的共聚物,在去离子水中,因为聚丙烯酰胺分子内羧酸基(盐)的电性相互排挤作用,使聚丙烯酰胺分子呈扩展状况,增粘才能很强;在盐水中,因为聚丙烯酰胺分子内羧酸基(盐)的电性被屏蔽,聚丙烯酰胺分子呈卷曲状况。水解度(羧酸基含量)越高,聚丙烯酰胺在盐水中分子卷曲越严峻,增粘才能越差。当聚丙烯酰胺水解度≥40%时,虽然聚丙烯酰胺分子卷曲十分严峻,增粘才能大大下降,但不会呈现沉积现象;在硬水(Ca2+,Mg2+含量较高时)中,当聚丙烯酰胺水解度≥40%时,聚丙烯酰胺分子与钙、镁等多价离子结合,会发生絮凝沉积。在聚合物驱油时,在油田地层酸、碱或高温条件下,聚丙烯酰胺分子中的酰胺基容易被水解,这是构成一般聚丙烯酰胺不具备抗盐才能的首要原因。另外,部分水解直链聚丙烯酰胺经过进步分子量来进步粘度,但在尽可能进步分子量的同时,产品易支化,交联,溶解功用无法确保。
2、抗盐聚丙烯酰胺的分类
近年来,为处理上述问题,国内外在聚丙烯酰胺抗盐功用方面进行了广泛研讨,除经过添加聚合物链长的很高分子量聚丙烯酰胺外,按其抗盐机理共分为以下几种:具有抗盐功用的功用单体共聚物,疏水缔合聚合物,两性共聚物、多元组合共聚物、共混共聚物。
现在,抗盐聚合物首要有以下几种:
(1)超高分子量的部分水解聚丙烯酰胺。虽然在高盐环境中,聚合物分子链因为盐敏性会发生塌陷,引起水动力学体积的下降,可是经过添加聚合物的分子量,添加分子链长,仍有助于添加溶液的粘度。
(2)疏水缔合水溶性聚合物。因为其结构特性,在外加盐的作用下更有利于分子间发生缔合构成网状超分子结构,HDV更进一步添加,即所谓的结构粘度。按来历的不同,疏水缔合水溶性聚合物能够分为疏水缔合改性羟乙基纤维素类(HMHEC);疏水改性脲烷类(HEUR);疏水改性聚氧乙烯类(HMPEO);疏水缔合碱溶性乳液(HASE);硫水缔合改性聚丙烯酰胺(HMPAM)等。
(3)带有耐盐基团的水溶性聚合物,如在聚合物分子链上引进刚性基团或磺酸基团。在极性溶剂中,磺酸根离子的溶度常数KdSO32-,远大于KdCO32-。因而,选用含磺酸根离子的单体共聚,得到的聚合物分子链大将带有更多的负电荷数。高分子链的扩张因子αe,取决于分子的电荷数Cs,和原子数B。
αe5-αe3=Cs*√B
所以,在盐水中,引人磺酸根离子的聚合物将会有比其他羧酸根阴离子聚合物更大的水动力学体积,添加了聚合物的耐盐性。
(4)驱油用两性离子聚合物。分子链上带有正负两种电荷基团的水溶性高分子,一般仅带有较低的电荷密度。经过分子设计让少量的正负两种电荷合理分布到分子链上,聚合物在水溶液中因为正负离子的相互吸引而使分子链缩短,当加入小分子盐时,因为反离子作用,压缩双电层,吸引力减弱,聚合物链逐渐得到扩展,其水溶液粘度不降反升,表现出十分明显的“反聚电解质效应”。
3、抗盐聚丙烯酰胺的开展方向
研讨认为,影响聚合物溶液粘度的首要因素是:单个聚合物分子流体力学尺度;分子链的刚性;分子间作用构成的高分子间的链束的流体力学尺度。在进步分子量的同时,在侧链上引进大分子替代基。以进步大分子链的刚性,并且要求大分子替代基上的极性基团对钙、镁离子不敏感,起到抗盐作用。
(1)尽量进步聚丙烯酰胺的分子量,添加分子扩展程度来添加单个聚合物分子链的流体力学尺度,增强高分子聚丙烯酰胺内的排挤力,使其每个分子体积扩张,粘度加大,故分子量添加,在油层条件答应的注入压力下,聚合物的分子量越大,增粘作用越好,且残余阻力系数越大,进步采收率的作用越好。即便在高温高矿化度环境下,虽然聚合物溶液粘度会下降,但因为聚合物分子量高,相应其粘度仍将比较高,然后满足工作液对聚合物增粘才能的要求。因而,处理聚合物稀溶液增粘性的首要途径之一便是努力进步聚合物的分子量。
(2)经过引进抗盐单体,增强聚合物分子链的刚性,增强聚合物水化才能,使得聚合物分子在高矿化度水溶液中能够保持较大的水动力学尺度,增强聚合物耐盐才能。
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