耐溫抗鹽聚合物性能研究

張敏

用水溶液聚合法合成了一種耐溫抗鹽聚合物——AMPS/AM。研究結(jié)果表明，在單體濃度為20%，AMPS∶AM=1.0∶4.0，引發(fā)劑用量為單體總量的0.030%~0.050%，pH值為6~8時，可以得到增粘效果較好的合成聚合物。它在礦化度為1.0?05mg/L的鹽水中可配成穩(wěn)定的溶液，經(jīng)120℃?0d熱穩(wěn)定試驗后，該溶液粘度保持率仍較高，且在鹽水中具有很好的驅(qū)油效果。

耐溫抗鹽；聚合物；粘度；驅(qū)油劑

1.概述

聚丙烯酰胺(PAM)已被廣范用于石油開發(fā)中作為三次采油用的聚合物驅(qū)油劑[1]，取得了較好的應(yīng)用效果。本文用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(代號AMPS，是一種陰離子型烯類單體)與丙烯酰胺（AM）采用氧化還原引發(fā)劑體系水溶液聚合法合成了一種AMPS/AM聚合物驅(qū)油劑，對聚丙烯酰胺的化學(xué)性能進(jìn)行了研究[2，3]，結(jié)果表明，耐溫抗鹽聚合物具有較好的抗溫抗鹽性能，在鹽水中具有很好的驅(qū)油效果，有較好的應(yīng)用價值，可以應(yīng)用于一些高溫高礦化度油藏。

2.試驗部分

原料。-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)；丙烯酰胺(AM)，工業(yè)級；引發(fā)劑，過硫酸銨與亞硫酸氫鈉，均為分析純。

AMPS的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

合成方法。將總量為20g的AMPS和AM單體按一定比例溶于80g蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH值至6~8，置于一定溫度的水溶液中，通30minN2，然后加入適量引發(fā)劑，再通30minN2后封口，在50~60℃恒溫放置8h后，經(jīng)切片、烘干粉碎，制得AMPS/AM聚合物。性能測定方法。聚合物溶液的配制：稱取3g合成聚合物樣品，溶于200g鹽水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，配制成濃度?000mg/L的聚合物溶液(礦化度為1.0?05mg/L)，待用。

聚合物耐溫耐鹽性測定：將聚合物配成2000ppm濃度的溶液，此溶液中鹽濃度為1.0?05mg/L，其中Ca2+800mg/L，Mg2+ 200mg/L，其余為Na+、Cl。真空脫氧后通N2氣，置于90℃烘箱中老化，定時取樣測定溶液的粘度。聚合物粘度測定：采用Brookfield粘度計測定，溫度25℃，轉(zhuǎn)速6r/min。聚合物熱穩(wěn)定性評價試驗：取適量聚合物溶液置于安瓿瓶中，對溶液進(jìn)行除氧、充氮?dú)夂蠓饪?，放于熱穩(wěn)定性試驗裝置中，將溫度升至120℃進(jìn)行恒溫90ｄ的熱穩(wěn)定性試驗，定期取出安瓿瓶在25℃條件下進(jìn)行粘度測定。聚合物在鹽水中的驅(qū)油性能評價：選取一定滲透率的人造巖心，飽合脫色煤油，先用鹽水進(jìn)行驅(qū)替測水驅(qū)油采收率（RW）；接著擠入0.3~0.5PV0.05~0.2%AMPS/AM聚合物,再用鹽水驅(qū)替，測聚合物的驅(qū)油采收率（RP）。

3.結(jié)果與討論

單體濃度的影響：單體濃度較低或較高時，均不能得到相對分子量較高的聚合物，單體濃度必須控制在適當(dāng)范圍。在試驗條件下，單體濃度為20%時，合成聚合物溶液的粘度最大，見表1。

表1單體濃度對粘度的影響 表2AMPS單體濃度對粘度的影響

AMPS用量的影響。隨著AMPS用量的增加，合成聚合物溶液的粘度增大。當(dāng)AMPS∶AM=1.0∶4.0時，聚合物溶液的增粘性最好，繼續(xù)增加AMPS用量，溶液粘度反而降低，見表2。

引發(fā)劑用量的影響。在本文試驗條件下，當(dāng)引發(fā)劑用量為單體總量的0.030%~0.050%時，聚合物的增粘性最好，見表3。

表3引發(fā)劑用量對粘度的表4聚合物在鹽水中的驅(qū)油效果

影響

聚合物耐鹽性試驗。參照上面NaCl、CaCl2、MgCl2的配比，配制系列礦化度的聚合物溶液，測定溶液粘度，結(jié)果見圖1。從圖1中可以看出，隨著聚合物溶液礦化度的增加，溶液粘度降低，當(dāng)?shù)V化度超過6?04mg/L時，溶液粘度不再降低，基本保持穩(wěn)定。一次蒸餾水配制的聚合物水溶液的粘度為120.2mPas，其在礦化度為1.0?105mg/L(含NaCl、CaCl2、MgCl2)的鹽水中的粘度為40.5mPas，是不含鹽溶液粘度的33.7%，說明聚合物的耐鹽性較好。其在高礦化度的鹽水中的增粘效果明顯強(qiáng)于PAM(M>1100萬)。

聚合物熱穩(wěn)定性試驗。對聚合物溶液進(jìn)行為期90ｄ的熱穩(wěn)定性試驗，粘度保持率為60.6%，而PAM(M>1100萬)的粘度保持率不到10%。表明聚合物熱穩(wěn)定性較好，試驗結(jié)果見圖2。以上試驗表明：在合適的合成條件下，AMPS/AM聚合物具有突出的增粘作用和耐溫抗鹽性能，能夠滿足高溫高鹽油藏驅(qū)油的要求。

聚合物在鹽水中的驅(qū)油效果。由表4可知，合成的聚合物在鹽水中具有很好的驅(qū)油效果，且隨聚合物的濃度和驅(qū)替體積的增加，提高采收率的程度也在增加。其在鹽水中提高采收率的幅度在7~15%左右。

[1]Chang H L. Polymer Flooding Technology Yesterday ,Today ,and Tomorrow, JPT(August1978), 1113~1128

[2]董毅等.AMPS單體與油田用聚合物.油田化學(xué)，1991.08

[3]馬自俊等.國外提高采收率化學(xué)劑發(fā)展?fàn)顩r.油田化學(xué)，1996.13