耐温抗盐聚合物-2014-4.3

总 结
对GT进行了TGA、XRD、FTIR表征，对其结构进行了剖 析。 对GT的溶解性、抗盐性、耐温性、老化稳定性、粘弹性等 进行了测定，GT具有速溶、高效增粘、耐温耐盐、良好的 老化稳定性、抗剪切性和粘弹性。
对GT的驱油性能进行了评价，与普通聚丙烯酰胺相比,可以 明显提高采收率。
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GT在NaCl溶液中的AFM(原子力显微镜)照片 GT浓度2000mg/L,NaCl浓度 5000mg/L. （a）为二维图像 （b）为（a）图的局部放大后的图像
图中GT在NaCl溶液中形成了较好的交联结构，高浓度的NaCl对分子链产生了静电屏蔽 作用，加强了交联作用的相平衡，从而使聚合物在NaCl溶液中的粘度下降很少。
120 90 60 30 0 1000 2000 3000
4000
5000
NaCl浓度 /% 浓度的关系 GT和1#溶液粘度与 Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCl
由图可知，与分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制)相比， GT在盐水中，随 着盐浓度的持续增加，表现出很好的“盐增稠”效应，有利于在矿化度很高 的油层条件下进行有效驱油。
第一阶段：100℃左右，聚合物吸水失重。第二阶段：300℃左右，酰胺键降解。 第三阶段：370℃左右，功能单体的失重分解。第四阶段：400℃左右，聚合物主 链及功能单体侧链发生热降解。由图可以说明,GT耐温抗盐聚丙烯酰胺具有很好
的抗热降解、耐温性能。
XRD分析
GT的XRD谱图
从图中可以看出,在20°附近衍射峰为宽峰，且峰线不光滑, 这是由聚合物的非晶 相造成的。 宽峰上出现明显的尖峰,说明GT里面有晶相存在，GT结构中有一定的晶体构型，
0
20
40
时间 /d
60
80
100
GT溶液粘度与老化时间的关系(45 ℃) 聚合物浓度2000mg/L,CaCl2浓度 1500mg/L
由图可知，随着老化时间的延长，GT溶液粘度先有增加，后有小幅度下 降，说明在此温度（45℃）下，GT具有良好的稳定性，分子链基本没有 热降解。
剪切稳定性
180 160
温度 /℃
80
100
120
GT溶液粘度与温度的关系 （试验现场污水）
由图可知，GT在现场污水中，随着温度的变化，表现出很好的增粘能力。
原因是在污水中存在的各价离子与GT之间发生了某种特殊的相互作用，温
度升高有助于加强这种作用，导致溶液粘度显著增加。
抗盐性
180 150
粘度 /mpa· s
GT 普通聚丙烯 酰胺
2200
3200
4500 2h
1h20min 1h40min
实验条件和方法：恒温45℃下，恒速搅拌溶解不同矿化度下5000mg/L
的母液。
由表可知，随着矿化度的增加，溶解时间逐渐加长。
增粘性
表3 污水水质参数表
离子组成
1#模拟盐水 2#模拟盐水
K+ Na+ 910 2300
Mg2+ 32 230
Ca2+ 41 500
图(a) GT溶液的扫描电镜图
GT浓度为2000mg/L
图(b) GT溶液的扫描电镜图
GT浓度为2000mg/L，NaCl浓度为5000mg/L
图(a) GT溶液不含NaCl 时，在水中形成了空间网状结构，每个网孔均是链束通过功能单体基团的 相互作用形成的。说明GT不同链上的功能基团能够互相聚集，产生了分子间的物理交联，形成了 空间网状结构。 图(b) GT溶液含有NaCl时，在水中形成了更加致密的结构，与(a)相比，后者结构有些杂乱，原因 是溶液中含有 NaCl，使溶剂的极性增强，交联程度加剧。
基本性能
GT的物性参数 序号 1 参数 固含量（%） 性能 ≥88
2
3 4 5
水解度（mol%）
溶解性（min） 粘均分子量(×106) 粘度(mPa· s)
23～27
≤120min 19～22 ≥45
溶解性
表2 GT在不同矿化度盐水中的溶解时间
矿化度 溶解时间
800 0.5
1000 0.8
1800 1h
对聚合物的无定形起着补强作用，说明GT的结构具有很好的稳固性，稳定性能
良好。
FTIR分析
GT的FTIR谱图
1668cm-1处为酰胺的C=O伸缩振动峰，3426cm-1处为酰胺的N-H伸缩振动
峰，1454cm-1处为酰胺的C-N和N-H的混合面内弯曲振动峰, 2776cm-1处为CH2-伸缩振动峰，2937cm-1处为-CH3不对称伸缩振动峰，1385cm处为-CO O-振动吸收峰，1122、1045cm-1处为功能单体官能团的振动吸收峰。
C+ 1101 2500
SO420 37
HCO32150 180
CO320 0
总矿化度 4234 5747
200
粘度（ mPa· s）
GT 1#
s） 粘度（ mPa·
200 150 100 50 0
150 100 50 0 0 440 880 1320 1760 2200
聚合物浓度(mg/L)
GT 1#
65.12 67.12 72.08 73.45
41.59 42.3 43.52 44.25 GT驱油
8.32 8.52 7.45 7.25
49.91 50.82 50.97 51.5 7.89
序号
气测渗透率
含油 饱和度/%
水驱 采收率/%
聚驱 采收率%
总采收率/%
聚驱平均采收率%
1 2
322 309
实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速泵 将GT溶液注入岩芯，测定流出的GT溶液粘度（现场污水、50℃）。
GT驱油性能评价
普通聚丙烯酰胺驱油
序号 气测渗透 率 含油 饱和度/% 水驱 采收率/% 聚驱 采收率% 总采收率/% 聚驱平均采收率%
1 2 3 4
320 311 295 305
0
440
880
1320 1760 2200
聚合物浓度 (mg/L)
1#模拟盐水（45 ℃）中聚合物粘度/浓度关系
2#模拟盐水（45 ℃）中聚合物粘度/浓度关系
与1#相比，GT在高盐度模拟盐水中具有很好的増粘能力，特别是高硬度水 中更为明显。
耐温性
175 155
粘度 /mPa· s
135 115 95 75 20 40 60
65.22 66.02
40.45 41.42
13.42 14.52
53.87 55.94 13.69
3
4
297
314
71.09
72.45
42.58
43.45
13.54
13.28
56.12
56.73
由表可以看出，与普通聚丙烯酰胺相比，GT可以明显提高采收率，提高驱油效果。 注入方式：75℃下，水驱至98%，注入0.57pv聚合物，再后续水驱至98%。
y O
CH2-CH R
z
合成方法：胶束共聚法 影响因素：复合引发体系、pH、单体浓度、引发温度、其他助剂 根据聚合物的物理性能，系统的优化了分子构成、反应方法、反应条件。
热重(TGA)分析
100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500
weight
T (℃ )
GT的TGA分析图
GT的驱油机理与部分水解聚丙烯酰胺的驱油机理一致，可以通过提高宏观波 及效率来提高驱油率。但在复杂的孔喉中流动时，通过提高微观波及效率来 提高驱油率却优于部分水解聚丙烯酰胺。
部分水解聚丙烯酰胺驱油 过程
GT驱油过程
功能单体的设计
功能单体结构式
H 2C CH CH 2 O CH 2
9
O C H2C C CH2 O O O
H2 C OH H2 C CH2 OH
COONa
H2C CH
H2 C N
CH2 CH3 Cl
O NH
O ONa
C16H33
CH2CH3
聚合物的结构及合成方法
CH2-CH C NH2 x O CH2-CH C ONa+
GT的结构示意图 表1 样品基本参数 聚合物名称 GT 1# 固含量， 89.98 90 水解度， 24.3 24.6 分子量×106 19.6 20.6 水不溶物 0.087 0.015
粘度 mPa· s
GT 1#
140 120 100 80 60 0 500 1000 1500 2000 2500
孔隙流速 m/d
GT溶液(2000mg/L)保留粘度与孔隙流速关系(50℃)
实验条件和方法：模拟注水井炮眼地层的孔隙流速，测定不同孔隙流速条件下，用高速泵 将GT溶液注入岩芯，测定流出的GT溶液粘度（现场污水、50℃）。
(聚合物驱、碱水驱、碱聚合物二元复合驱、三元复合驱、泡沫复合 驱等)、混相驱、非混相驱、热采等。 尽管多数三次采油方法成本较高,从而限制了其大范围的推广和应用, 但三次采油在水驱采出程度30~40%的基础上,可进一步将原油采收率 提高10%~20%以上，仍具有广泛的使用价值和推广价值。
GT驱油机理
GT耐温抗盐聚丙烯酰胺
大庆高新区华龙祥化工有限公司 2014年4月
汇 报 提 纲


三次采油技术简述
GT驱油机理


主要研究进展
总结
三次采油技术简述
三次采油是利用物理化学能采油,即通过改变地层、流体性质,特别是
改变注入水的性质(增加注入水的粘度)和油水界面性质进行的采油方 法,称为三次采油法或三次采油技术。主要三次采油的方法有化学驱
由图可知，GT溶液经过剪切后，仍能保留较高的粘度，与1#对比，剪切恢复性好。
粘弹性
5 4
G’/G”
聚合物溶液在所有剪切频率下，均显示出以弹 性为主的流变行为(G’ /G”>1)
0.452 0.671 1 1.472
3 2 1 0 0 300 600
900
1200
孔隙流速( m/d)
由图可知，经过1200m/d的岩心剪切后，仍显示出以弹性为主的流变行为， 弹性为主的流变行为有利于驱油。
粘度保留率
160 120 80 40 0 0 20 40 60 80 100
时间/d
GT 普通聚丙 烯酰胺
粘度mPa·s
GT溶液粘度随时间的变化曲线 GT粘度保留率：78.67%；普通聚丙烯酰胺：31.67%，GT的粘度依时性明 显优于普通聚丙烯酰胺，稳定性能优良。
实验条件和方法：取适量去离子水，将GT与分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制)配制
成2000mg/L的聚合物溶液， 将其置于45℃恒温箱中，定时取样，测定溶液粘度。
老化稳定性
135
175
粘度 /mPas
165
粘度 /mPas
132 129 126 123 120
155 145 135 125 0 20 40 60 80 100
时间 /d
GT溶液粘度与老化时间的关系(45℃) 聚合物浓度2000mg/L,NaCl浓度 15000mg/L