表面活性聚丙烯酰胺驱油剂

化学位移6.3和6.0处是碳碳双键上氢的 位移，化学位移3.2~3.7为与磺酸相连 亚甲基上氢的位移，化学位移0.9~1.3 为长链碳上亚甲基和甲基氢的位移。
研究概况
3240.1cm-1附近为酰胺基的吸收，3074.8cm-1附 近为碳碳双键的特征吸收，1285.0cm-1附近为酯 基的特征吸收，2916.6cm-1附近为亚甲基的特征 吸收，2953.0cm-1附近为甲基的特征吸收，在 1173.7cm-1附近为磺酸基的特征吸收，证明产物 分子结构中含有碳碳双键、酰胺基、酯基、磺酸 基和长链烷基等基团，且酰胺为单取代。

聚合物溶液性能
聚合物溶液对原油的增容能力

聚合物溶液性能
聚合物溶液的洗油效率测试
考查在外力作用下驱油剂在湍流过程中携带原油的能力 洗油效率(%)
89
96
96
91
79 13

项目指标完成情况
聚合物 性能 [η]/(mL·g-1) Mη/104(g· mol-1) SPSM-1 2075 1123 SPSM-2 2229 1228 SPMA-1 2310 1284 SPMA-2 2392 1342
80℃
90℃
100℃
105℃
110℃
115℃
研究概况
在波数3448.2m-1附近为酰胺基的吸收，且 1397.8cm-1附近出现强吸收，表明酰胺为双 取代；波数2978.7cm-1附近为碳碳双键的特 征吸收，波数2926.9cm-1附近为亚甲基的特 征吸收，波数2947.9m-1附近为甲基的特征 吸收，在1173.2cm-1附近为磺酸基的特征吸 收，证明产物分子结构中含有碳碳双键、 酰胺基、磺酸基和长链烷基等基团。
SPSM-1 SPSM-2 SPMA-1
27.6 28.9
12.5 13.4
88.53 89.25
0.088 0.085
1.106 1.085
30.5 32.8 7.5
18.4
14.8 16.2 1.2
7.2
89.40 90.12 89.91
88.96
0.112 0.120 -
1.245 1.327 -
十二碳 十四碳 十六碳 十八碳

单体MA合成与讨论
MA中间体合成物料比的优化
100 80 60 40 20 0 1:1.2 1:1 1.2:1 1.5:1 反应收率(%)
2:1

单体MA合成与讨论
表面活性单体MA制备的温度优化
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 反应收率（%）
项目背景

不足之处：
不耐高温和高盐

优势所在
色谱分离现象
施工工艺复杂
研究概况

聚合物结构的设计
研究概况

技术路线
1
SM表面活性单体
2
MA表面活性单体

单体SM合成与讨论
SM中间体合成溶剂的优化选择
1
80 60
40 20 0
反应收率（%）

单体SM合成与讨论
SM中间体合成温度的优化
70 60 50

聚合物溶液性能
聚合物的抗剪切性
连续剪切6h后 SPSM 86.6% SPMA 88.7% HPAM 52.2%
连续剪切6h后 SPSM 80.2% SPMA 83.1% HPAM 38.5%
测试条件：浓度0.2g/dL，温度80℃，矿化度10000mg/L， 剪切转速700r/min

聚合物溶液性能
3423.8cm-1附近为NH2的吸收 峰，3203.7 cm-1为取代N-的吸 收峰，2927.1 cm-1为甲基的不 对称伸缩振动峰，2853.3 cm-1 为亚甲基的对称伸缩振动峰， 1654.8cm-1为酰胺基中羰基的伸 缩振动峰，1457.8cm-1为长链亚 甲基的不对称弯曲振动峰， 1041.1 cm-1和1184.4cm-1为磺 酸基的对称和不对称伸缩振动 峰，628.3 cm-1为C-S键的伸缩 振动峰，表明SPSM聚合物含有 上述三种单体。 表面活性聚合物SPSM的红外图谱
8,665.45
2,508.56 16,565.35 1,891,473.97
项目结论
1
本项目通过简单的方法，易得的原料合成制备出两 类全新可聚合的表面活性单体，这两类单体具有较 高的表面活性，较低的临界胶束浓度以及较好的聚 合反应活性。 通过创新的水溶液微分相聚合方式，共聚得到两类 聚合物产品。活性功能单体的添加量低，有利于大 规模地进行工业放大试验。 此类表活性聚丙烯酰胺的特性粘数达到2000 ml/g以 上，分子量在1000万以上。

项目指标完成情况
表观粘度(mPa· s)
聚合物
温度 80℃ ， 温度 80℃， 矿化度5000mg/L 矿化度20000mg/L
粘度保留率
表面张力 (mN/m)
界面张力(mN/m) (+ 600 mg/L OP10)
SPSM-1
38.0
16.8
44.2%
35.81
0.038
SPSM-2
SPMA-1 SPMA-2
合同指标
35.1
38.2 40.6 ≥30
16.2
19.4 23.1 >15
46.2%
50.8% 56.9% >40%
36.59
38.53 39.62 ≤45
0.024
0.16 0.53 ≤10-2

项目指标完成情况
表面活性聚合物同市售产品的粘温曲线对比
SPSM-1
SPMA-2 ST5030 KYPAM-6A
SPMA-2 KYPAM6A
SNF st5030
测试条件：浓度0.15g/dL，剪切速率7.34s-1

项目指标完成情况
表面活性聚合物同市售产品的表面活性对比
研究概况

本项目共申请中国专利4篇
一种聚丙烯酰胺表面活性剂及其制备方法(200930126325.2)
一种两亲性聚丙烯酰胺增粘剂及其制备方法(201010520020.3)
目
录
项目背景
精细油藏描述 气体混相驱
原 油 采 收 率
化学复合驱（聚合物+表面活性剂）
微生物驱油
热法采油
项目背景
二元复合驱作为有效的提高采收率的方 法之一，可以提高采收率12~15%。 剥离分散原油
改善油水流度比
具有粘弹性
聚 合 物
表 面 活 性 剂
乳化增容原油
降低油水界面张力
扩大波及体积
增加洗油效率
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
反应收率（%）

单体MA合成与讨论
MA中间体合成溶剂的优化选择
2
100
80
60
40
20
0 乙醚 乙酸乙酯 二氯甲烷 三氯甲烷 甲苯 丙酮
反应收率（%）

单体MA合成与讨论
MA中间体合成温度的优化
100 80 60 40 20 0 5℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃

聚合条件的讨论
对于表面活性单体SM参与的聚合，反应起始温度最优为5℃；而对 于表面活性单体MA参与的聚合，反应起始温度最优为8℃。

聚合条件的讨论
单体浓度对聚合物特性粘数的影响
表面活性单体含量与聚合物粘度的关系

聚合条件的讨论
AMPS含量与聚合转换率的关系
AMPS含量与聚合物粘度的关系

聚合物产品的表征
反应收率(%)
40
30 20 10 0 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 78℃ 80℃ 85℃

单体SM合成与讨论
SM中间体合成中催化剂的影响
100 80 60 40
20
0 0.01% CuI 四丁基溴化铵 0.05% 0.10% 0.30% 0.50% 1% 2%

单体SM合成与讨论
表面活性单体SM合成溶剂的优化
耐温耐盐两亲聚合物增粘剂(201010520000.6)
一种丙烯酰胺型大单体的制备方法(201010520018.6)
项目经费使用情况
成本要素 职工薪酬 实际使用金额（元） 287,260.51 备注
折旧费
租赁费
152,023.12
77,216.71
无形资产摊销费
修理费 物料消耗 水费
52,030.62

聚合物产品的表征
3421.9cm-1附近为NH2的吸收 峰， 2924.5 cm-1为甲基的不 对称伸缩振动峰，2852.7 cm-1 为亚甲基的对称伸缩振动峰， 1654.5cm-1为酰胺基中羰基的 伸缩振动峰，1458.0cm-1为长 链亚甲基的不对称弯曲振动 峰，1041.8 cm-1和1186.3cm-1 为磺酸基的对称和不对称伸缩 振动峰，627.0 cm-1为C-S键的 伸缩振动峰，表明SPMA聚合 物含有上述三种单体。 表面活性聚合物SPMA的红外图谱
化学位移5.9~6.3处是碳碳双键上氢的位移， 化学位移3.2~3.3为与磺酸相连亚甲基上氢的 位移，化学位移0.9~1.5为长链碳上亚甲基和 甲基氢的位移。
研究概况
表面活性单体SM 和MA具有较好的 表面活性，在临界 胶束浓度附近时， 表面张力可以达到 30~35mN/m。
研究概况
表面活性单体SM和 MA与原油也能很快 （30min以内）形成超 低界面张力，达到达 到了10-3mN/m，表面 这两类表面活性单体 具有较高的表面活性 和界面活性。
聚合物溶液的表面活性
测试条件：温度50℃，矿化度10000mg/L

聚合物溶液性能
聚合Biblioteka Baidu溶液与原油的界面张力
测试条件：浓度0.2g/dL，温度50℃，矿化度10000mg/L

聚合物溶液性能
聚合物溶液对原油的分散性
静置0分钟
静置5分钟
测试条件：高速振荡机上 10min，温度50℃，矿化度10000mg/L
88,054.20 850,565.54 27,895.20
电费
其它动力和燃料
64,202.56
31,542.85
项目经费使用情况
图书资料费 评审费 26,254.36 600.00
专利费
分析计量测试费 办公费 差旅费
7,004.18
183,654.52 5,565.68 9,856.56
会议费
通讯费 其它费用 合计
项目展望

SPMA系列表活性聚合物具有更好的耐温抗 盐性能，其单体制备也较为简单。其表观 粘度、溶解性能表现良好，因此下一步实 验应该重点放在SPMA系列表活性聚合物的 中试放大上。当然这必须先进行模式实验 和绝热聚合放大实验，为中试放大积累经 验数据。
引发剂体系：（1）过硫酸钠/亚硫酸氢钠（1：1）－V50 ； （2）过硫酸钾/亚硫酸氢钠（2：1）－V50；（3）过硫酸铵/亚 硫酸氢钠（1：1）－V50 ； （4）过硫酸铵/亚硫酸氢钠（1： 2）－V50 ； （5）过硫酸钾－V50。

聚合条件的讨论
引发剂在略高于化学计量量浓度水平，有较好的特性粘数；该项目聚合反 应引发剂实际用量控制在化学计量量两倍左右，在15~30mg/L之间。

表面活性聚合物的合成与讨论
聚合方法的选择 可以参与聚合，活性较好 具有良好的水溶性 具有分散性及自乳化性
聚合方式

表面活性聚合物的合成与讨论
聚合反应器
优点：
1）
具有乳液聚合的优点，利于分子量的成
长，聚合前期有利于散热； 2） 无需添加额外的表面活性剂，节约成本，
更有利于后处理；
3） 反应溶剂仅为水，无需添加有机相介质，
2
3
项目结论
4
该聚合物具有较好的溶解性，具有良好的表观粘度 和表、界面活性。其性能超过市场上所售的耐温抗 盐聚合物产品和活性聚合物产品。
5
SPMA系列表活性聚合物具有更好的耐温抗盐性能，在 河南油田的油藏条件下，可以满足驱油要求的指标。 SPMA系列表活性聚合物具有很好的发展潜力。
项目展望

活性聚合物的关键还是对于粘度驱油的进 一步性能提高。由于高分子表面活性剂对 油水界面张力的降低能力有限，活性聚合 物驱油主要还是来自于聚合物溶液对原油 的分散、增容作用，而这种作用与高分子 主链上活性基团的含量和分布有关。进一 步实验应该深入对分子链结构和溶液性能 的研究。

聚合物溶液性能
聚合物的粘浓曲线
测试条件：温度80℃，矿化度20000mg/L，剪切速率7.34s-1

聚合物溶液性能
聚合物的粘温曲线
测试条件：浓度0.2g/dL，矿化度20000mg/L，剪切速率7.34s-1

聚合物溶液性能
聚合物的抗盐表现
测试条件：浓度0.2g/dL，温度80℃， 剪切速率7.34s-1
46.5%
46.2% 33.1% 8.3%
测试条件：浓度0.2g/dL，矿化度20000mg/L，剪切速率7.34s-1

III类油藏条件下聚合物的性能
聚合物 表观粘度(mPa· s)
温度 93℃， 温度 85℃， 矿化度10000mg/L 矿化度32868mg/L
固含量 （%）
残余单体 （%）
滤过比
对环境友好；
4）
能较容易地通过对单体及添加剂的用量来
控制聚合物产品性能。

聚合条件的讨论
聚合物
SPSM （mL/g） SPMA （mL/g）
引发剂1
引发剂2
引发剂3
引发剂4
引发剂5
1576
1582
1766
1782
1636
1654
1554
1558
1396
1273
注：单体质量浓度20％，引发温度18℃，pH＝8.0，氧化剂质量浓度0.02％。