活性聚合物及其性能評價(jià)

李軼超

活性聚合物及其性能評價(jià)

李軼超

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249）

對三次采油過程中，使用活性聚合物的合成路線以及性能評價(jià)進(jìn)行綜述。分別從聚合物的合成方法、聚合物水溶液的性質(zhì)等方面進(jìn)行了闡述，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜合性的分析評價(jià)，對比其優(yōu)勢及不足，梳形聚合物綜合優(yōu)勢相對明顯，展示了我國聚合物驅(qū)油的研究方向和發(fā)展趨勢。

活性聚合物；合成方法；結(jié)構(gòu)表征；溶液性能；驅(qū)油效果評價(jià)；綜述

聚合物驅(qū)作為在我國廣泛采用的三次采油方式，能夠有效提高波及系數(shù)，進(jìn)而提高原油采收率，是當(dāng)前階段油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的重要手段?；钚跃酆衔镒鳛榫酆衔矧?qū)的重要組成部分，其性質(zhì)的優(yōu)良與否在很大程度上決定了聚合物驅(qū)的效果。

1　活性聚合物的合成

1.1水溶液聚合

水溶液聚合法是目前丙烯酰胺聚合反應(yīng)的傳統(tǒng)方法，在現(xiàn)存的聚合反應(yīng)方法中，此法使用最廣泛。

水溶液聚合由于具有操作簡單，聚合物產(chǎn)量高，易于合成高相對分子質(zhì)量聚合物的優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用。

1.2反相微乳液聚合

反相微乳液聚合合成聚丙烯酰胺最早由法國的Candau1首次提出，具有反應(yīng)速度快，分子量高，反應(yīng)體系粘度低，不需要對產(chǎn)物溶液做后處理等優(yōu)點(diǎn)。

1.3分散聚合

分散聚合是20世紀(jì)70年代以來發(fā)展起來的新型聚合方法。與其他聚合方法相比，分散聚合體系具有聚合反應(yīng)速度快、高固含量、低粘度、良好的剪切穩(wěn)定性、較低的介質(zhì)蒸發(fā)熱，以及介質(zhì)揮發(fā)性和分散劑類型可任意選擇等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。

1.4反相懸浮聚合

反相懸浮聚合法是近十幾年來發(fā)展起來的實(shí)現(xiàn)水溶性聚合物工業(yè)生產(chǎn)的理想方法。

1.5其他聚合方法

除上述聚合方法外，還可以通過反相懸浮聚合，膠束共聚合，雙水相聚合，模板聚合，模板聚合，活性/可控自由基聚合等方法制備聚合物。值得注意的是，除了上述的傳統(tǒng)聚合方法，近些年來，隨著人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，光引發(fā)聚合，輻射聚合這類環(huán)境污染小，生產(chǎn)工藝簡單的聚合方式也日益受到了研究人員的關(guān)注。

2　聚合物溶液性能

2.1疏水締合聚合物溶液

疏水締合聚合物是在聚合物的親水主鏈上引進(jìn)極少量疏水基團(tuán)而形成的一種水溶性聚合物。由于疏水基團(tuán)的引入，疏水締合聚合物在溶液中可以形成可逆的締合結(jié)構(gòu)，與常規(guī)聚合物相比，理論上具有增粘、抗溫、耐鹽和抗剪切的能力。另外由方程：η =Aexp（B/T）可以看出，溫度越高，黏度越小。

2.2兩性聚合物溶液

水溶性兩性聚合物是分子鏈上含有正負(fù)兩種電荷基團(tuán)的一類水溶性高分子聚合物。當(dāng)前制備兩性聚合物的有效手段之一是使兩種電荷相反的聚電解質(zhì)相互作用形成聚電解質(zhì)復(fù)合物。

2.3耐溫抗鹽單體共聚物

耐溫抗鹽單體共聚物通過聚合改性或者共聚引入耐溫抗鹽單體，進(jìn)而提高聚合物的耐溫抗鹽、抗剪切性能。

3　活性聚合物驅(qū)油效果評價(jià)

3.1評價(jià)指標(biāo)

3.1.1阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)

阻力系數(shù)為水的流度與聚合物溶液的流度之比。聚合物驅(qū)的阻力系數(shù)越大，意味著聚合物在油層中的滲流阻力越大，有利于提高波及面積。

殘余阻力系數(shù)為聚合物溶液注入前后鹽水的流度之比，也可以用注入前后鹽水的滲透率之比表示。聚合物驅(qū)的殘余阻力系數(shù)越大，意味著油層孔隙介質(zhì)的滲透率下降越大，越有利于提高驅(qū)油效率。

3.1.2驅(qū)油效果評價(jià)

聚合物驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，可以模擬聚合物在實(shí)際油藏中提高采收率的性能，為聚合物在油田的實(shí)際使用提供一定的參考標(biāo)準(zhǔn)。

①目前，國內(nèi)外研究開發(fā)的疏水締合聚合物還有待進(jìn)一步改進(jìn)。同時(shí)需要注意的是，并不是所有的疏水締合聚合物都具有預(yù)期的耐溫抗鹽性能和穩(wěn)定性。這導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中，聚合物用量仍然偏高，影響了聚合物驅(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。

②溶液性能對比試驗(yàn)表明，與日本產(chǎn)mo-4000、大慶產(chǎn)HPAM相比，梳形聚合物comb-1在不同礦化度水中，粘度保留率均高于mo-4000和HPAM，且溫度越高，comb-1的粘度保留率優(yōu)勢愈明顯。對比實(shí)驗(yàn)表明，comb-1具有更好的性能，有望成為聚丙烯酰胺的替代品。

③受到自身性質(zhì)的約束，現(xiàn)階段兩性聚合物還只是僅僅局限于堵水方面的應(yīng)用，在聚合物驅(qū)油中的使用并不具有廣泛性。

④現(xiàn)階段多元組合聚合物還難以克服疏水締合聚合物、兩性聚合物、耐溫抗鹽單體本身的不足，在實(shí)際油田要得到廣泛應(yīng)用還必須克服這些缺點(diǎn)；多元組合聚合物的性能還要有所提升。

4　結(jié)束語

上述的幾種活性聚合物雖然各具優(yōu)點(diǎn)，但都具有各自的缺陷，尚無法完全滿足我國當(dāng)前三次采油的實(shí)際需求。從當(dāng)前來看，梳形聚合物在大慶、勝利等油田的實(shí)際使用已經(jīng)取得了較好的效果，具有較好的實(shí)地使用優(yōu)勢，有望成為聚丙烯酰胺的替代品。

［1］ Candau F，Leong Y S，Pouyet G，et al.Jcol-loid Interface Sci.，1984.

［2］ 劉海峰，薛屏.反相懸浮聚合技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用［J］.應(yīng)用化工，2005，（8）.

Active Polymers and Their Performance Evaluation

Li Yi-chao

The synthetic route and performance evaluation of active polymer were reviewed in the three oil recovery process. From the method of synthesis，polymer solution properties were summarized，and the development trend analysis and comprehensive evaluation，the advantages and deficiencies of comb polymer synthesis is relatively obvious advantages，showing the research direction and development trend of China's polymer flooding.

active polymer；synthesis method；structure characterization；solution property；oil displacement effect evaluation；review

O631.3；TB383.1

A

1003-6490（2016）06-0034-01

2016-06-15

李軼超（1992—），男，湖北潛江人，碩士在讀，主要從事數(shù)值模擬以及開發(fā)地質(zhì)研究工作。