三次采油用聚丙烯酰胺类聚合物的研究进展_徐燕

的多元共聚以及梳形聚合物将会是 EOR 用聚丙烯酰胺类聚合物开发的可行方向。
关 键 词 :三 次 采 油 ;驱 油 ;聚 丙 烯 酰 胺
中 图 分 类 号 :TE135
文 献 标 志 码 :A
doi:10.3969/j.issn.2095-0411.2015.04.013
ResearchDevelopmentofPolyacrylamidesPolymer forEnhancedOilRecovery
网络出版时间：2015-12-03 08:46:20 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1822.N.20151203.0846.026.html
第27卷 第4期 2015 年 10 月
常 州 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) JournalofChangzhou University(NaturalScienceEdition)
持原油稳产的战略需要。 目前,三 次 采 油 技 术 已 形 成 4 大 系 列:化 学 驱、
气 驱 、热 力 驱 和 微 生 物 驱 。 其 中 ,化 学 驱 三 次 采 油 技 术 又 可 以 划 分 为 聚 合 物 驱 、表 面 活 性 剂 驱 、碱 驱 及 其 复 配 的 复 合 驱 、泡 沫 驱 等 。 我 国 自 1979 年 开 始 化 学 驱三次采油技术 的 研 究。 其 中,聚 合 物 驱 油 技 术 已 经 形 成 完 整 的 配 套 技 术 ,在 大 庆 、胜 利 等 油 田 已 实 现
疏水缔合聚丙烯酰胺的研究还处于实验室阶 段,并没有实际 应 用。 该 法 制 备 出 的 聚 丙 烯 酰 胺 共 聚产物分子量往往 达 不 到 要 求,且 疏 水 缔 合 聚 丙 烯 酰胺存在高温下疏 水 缔 合 作 用 降 低 等 问 题,导 致 实 际应用困难。
2 与耐温抗盐单体共聚改性
耐温 抗 盐 单 体 是 一 种 与 钙、镁 离 子 不 发 生 沉 淀 反应、在高 温 下 水 解 缓 慢 或 者 不 发 生 水 解 的 单 体。 耐温抗盐单体主要分 为 3 类:① 可 抑 制 丙 烯 酰 胺 基 团水解 的 单 体,如 N-乙 烯 基 吡 咯 烷 酮 (NVP)[7-8]、 N,N-二 甲 基 丙 烯 酰 胺 、甲 [9-11] 基 丙 烯 酰 胺[11]等; ②带有强水化性的 阴 离 子 功 能 单 体,主 要 指 含 有 磺 酸基团 的 不 饱 和 单 体,如 丙 烯 酰 胺 基 叔 丁 基 磺 酸 (AMPS)[7,9,11],丙 烯 基 磺 酸 (SSA)[10]、乙 烯 基 磺 酸 (VSA)[8-9]等;③ 带 有 络 合 二 价 金 属 离 子 的 功 能 单 体,如 3-丙 烯 酰 胺 基-3-甲 基 丁 酸 钠 (NaAMB)[12]。 将一种或 者 多 种 耐 温 抗 盐 单 体 与 丙 烯 酰 胺 进 行 共 聚,可以得到在高温 高 盐 条 件 下 具 有 较 好 耐 盐 耐 水 解性的聚丙烯酰胺产品 。 [13]
丙烯酰胺与耐温抗盐单体共聚合反应制备耐盐 耐水解性驱油 产 品 的 文 献 有 很 多 ,近 [14-17] 期 的 研 究 主要集中在三元甚至四元共聚 。 [18]
孙群哲 以 [19] 丙烯酰胺,AMPS 以 及 苯 乙 烯 磺 酸 钠(SSS)为原料,采用 水 溶 液 聚 合,制 备 出 了 三 元 的 聚丙烯酰胺共聚物,由 于 分 子 链 中 含 有 大 刚 性 侧 基 的苯乙烯磺酸钠,有 效 提 高 了 聚 合 物 的 抗 盐 性 及 耐 温 性 ,同 时 ,赋 予 了 聚 合 物 一 定 的 耐 剪 切 性 能 。
Vol.27 No.4 Oct.2015
文 章 编 号 :2095-0411(2015)04-0069-05
三次采油用聚丙烯酰胺类聚合物的研究进展
徐燕
(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏 苏州 215163)
摘要:聚丙烯酰胺类聚合物是三次采油(EOR)中应用最广泛的一类聚合物,从疏水缔合聚合物、耐温抗盐功 能 单 体 共 聚、梳 形 聚 合
此外,可 将 制 备 的 疏 水 缔 合 聚 丙 烯 酰 胺 与 一 些 非离子表面活性剂进行复配 可 [5] 以进一步改善其 性 能。该方法可以提高疏水缔合聚丙烯酰胺疏水基团
的 缔 结 能 力 ,促 进 聚 合 物 分 子 间 的 交 联 ,从 而 进 一 步 提高疏 水 缔 结 聚 丙 烯 酰 胺 在 高 盐 条 件 下 的 增 粘 性能。
merizationofacrylamideand multi-functionalmonomersandpreparationofcombpolymers. Keywords:enhancedoilrecovery;oil-displacing;polyacrylamide
三次采油(EOR)技 术 是 一 项 利 用 物 理、化 学 和 生物等新 技 术 提 高 原 油 采 收 率 的 重 要 油 田 开 发 技 术 。 在 过 去 数 十 年 内 ,美 国 、加 拿 大 和 委 内 瑞 拉 等 石 油大国都把如何提高原油采油率作为研究工作的重 点目标。随着社会 经 济 持 续 快 速 增 长,我 国 对 油 气 需求量也不断增 加。 因 此,运 用 三 次 采 油 技 术 提 高 原 油 采 收 率 ,是 降 低 我 国 多 数 油 田 产 量 递 减 速 度 、维
与此 同 时,学 者 们 还 设 计 并 制 备 了 含 氟 类 疏 水 缔合聚丙烯 酰 胺 。 [6] 与 碳 氢 链 相 比,碳 氟 链 具 有 较 低 的 内 聚 能 密 度 和 表 面 能 ,将 其 引 入 到 疏 水 单 体 中 , 会使其共聚物产生 更 强 的 疏 水 缔 合 性,且 氟 原 子 有 很大的电负性,键 能 大,键 长 短,分 子 链 不 易 发 生 断 裂 ,能 够 大 大 提 高 其 聚 合 物 的 稳 定 性 。
XU Yan (PatentExaminationCooperationJiangsuCenterofthePatentOffice,SIPO,Suzhou215163,China)
Байду номын сангаас
Abstract:Polyacrylamidespolymeristhemostwidelyusedpolymerforenhancedoilrecovery(EOR).This articlereviewedtheresearchdevelopmentofpolyacrylamidespolymerforEORfrom fourperspectives, whichwerehydrophobicassociatingpolymer,heat-resistantanti-saltcopolymers,combpolymer,andavarietyofspecialstructuralcompositepolymers.Accordingtotheresearchresults,theresearchofhydrophobicassociatingpolymerisabundant,mostofwhichisstillinthelaboratoryresearchstage,facing many problems;Forspecialstructuralcompositepolymer,theintroductionoffunctionalmonomersplaystheadverseeffectsonthemolecularweight,andthepropertiescannotfullymeettheneedsofEORapplications. Consideringthepreparationandperformance,thefeasible waysforEOR polyacrylamidearethecopoly-
McCormick[3]等采 用 N-烷 基 丙 烯 酰 胺 与 丙 烯 酰胺单体通过胶束 聚 合 法 进 行 共 聚,合 成 了 分 子 链 侧链带有烷基的疏水缔合聚丙烯酰胺。这种聚合物 在盐水中仍然有很好的增黏性。
杨化彪 通 [4] 过聚丙烯酰胺与带有长烷基链的 可 聚合季铵盐 N-(6-二烯丙胺-6-羟己基)-N,N-二甲基 十六烷基溴化 铵 (DAGE)进 行 共 聚,合 成 了 一 系 列 不同单体组 成 的 疏 水 缔 合 聚 合 物 P(AM/DAGE)。 表面张 力 测 试 结 果 表 明,当 聚 合 物 质 量 分 数 大 于 0.07% 时 ,溶 液 表 面 张 力 开 始 显 著 下 降 ,且 疏 水 单 体 DAGE 含量越 高,共 聚 物 表 面 活 性 越 强;粘 度 测 试 结 果 表 明,由 于 疏 水 基 团 的 引 入,使 得 聚 合 物 PAMDAGE 具有一定的耐温、抗盐及耐酸碱性。此 外,他们还研究了将 AM 与 端 基 为 苯 乙 烯 基 的 季 铵 盐型阳离子可聚合活性剂单体 N-(6-苯乙烯苄氨基5-羟己基)-N,N-二甲 基 十 六 烷 基 溴 化 铵 进 行 共 聚, 合成出3 种 疏 水 单 体 含 量 不 同 的 疏 水 缔 合 聚 合 物 OAMVHGE。 测 试 结 果 表 明 ,含 芳 香 环 刚 性 侧 基 疏 水 基 团 的 引 入,可 显 著 提 高 聚 合 物 的 耐 温、抗 盐 性能。
赖南君 以 [20] 丙 烯 酰 胺 (AM)、丙 烯 酸 (AA)、烯 丙基磺酸钠(SAS)、功 能 单 体 (YEML)合 成 了 水 溶 性 AM-AA-YEML-SAS 四 元 共 聚 物 驱 油 剂,其 结 构式如图1所示。 实 验 发 现,由 乙 二 胺 和 马 来 酸 酐 反应得到 的 功 能 单 体 (YEML)具 有 较 高 的 反 应 活 性 ,将 其 引 入 到 聚 合 物 中 可 以 产 生 空 间 网 络 结 构 ,从 而提高聚合物的抗剪切能力和耐温耐盐性能。
1 疏水缔合聚合物
采用丙烯酰胺与少量带疏水基团单体进行共聚 合反应,可以制备出 带 有 少 量 疏 水 基 团 的 水 溶 性 聚 合物 。 [1-2] 由于疏水基团的作用,该类聚合物 在 水 中 可以通过疏水基团的缔结形成物理交联的空间网络 结构,从 而 赋 予 聚 合 物 一 定 的 抗 盐 性 能 及 抗 剪 切 性能。
物以及多种特殊结构复合聚合物4个角度综述了用于三次采油中的聚丙烯酰胺类聚合物的研究进展。从目前的研究成果来看,
对疏水缔合聚合物的研究比较多,但大部分还处于实验室研究阶段,且其面临着诸多问题;而对于 复 合 聚 合 物,由 于 引 入 功 能 单 体
过多,对聚合物本身分子量造成了不利影响,其性能还不能完全 达 到 油 田 三 次 采 油 应 用 的 要 求。 综 合 制 备 与 性 能 来 看,功 能 单 体
收 稿 日 期 :2015-05-05。 作者简介:徐燕(1980—),女,辽宁大连人,硕士,五级审查员,主要从事钻井组合物领域实质审查以及 PCT 审查研究。
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常 州 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
2015 年
工业应用。 作为聚合物驱及复合驱技术的核心组成部分,
三次采油用聚丙烯酰胺是近年来聚丙烯酰胺产品研 究的重点。油田的 高 温、高 盐 等 复 杂 恶 劣 的 环 境 要 求三次采油用聚丙烯酰胺必须具备良好的耐温性、 耐盐性以及一定 的 耐 剪 切 性 能。 目 前,关 于 提 高 聚 丙烯酰胺抗 温 抗 盐 性 能 的 方 法 主 要 有 以 下 4 种 类 型 :① 与 含 疏 水 基 团 单 体 共 聚 改 性 ;② 与 耐 温 抗 盐 功 能单体共聚 改 性;③ 采 用 梳 形 结 构 聚 合 物 驱 油 剂; ④采用多元组合结构聚合物驱油剂。本文主要对上 述4种方法的技术 特 点、研 究 状 况 及 应 用 局 限 性 进 行分析,指 出 三 次 采 油 用 聚 丙 烯 酰 胺 发 展 的 有 效 方向。