耐温耐盐聚合物

发表时间:2020-01-10 09:30

上期对驱油用聚合物进行了简单的总体介绍,实际应用中由于油藏复杂的条件,普通聚合物的应用范围受到较大的限制,不能很好的满足高温高矿化度油藏驱油的要求,因此耐温耐盐聚合物的研究非常活跃,取得了一些进展,下面将展开详细介绍。

1、耐温耐盐驱油用聚合物种类

1疏水缔合水溶性聚合物。由于其结构特性,在外加盐的作用下更有利于分子间发生缔合形成网状超分子结构,结构粘度更进一步增加。按来源的不同,疏水缔合水溶性聚合物可以分为疏水缔合改性羟乙基纤维素类(HMHEC);疏水改性脲烷类(HEUR);疏水改性聚氧乙烯类(HMPEO);疏水缔合碱溶性乳液(HASE);疏水缔合改性聚丙烯酰胺(HMPAM)等。

2梳性聚合物或星型聚合物。这是一种高度支化且没有形成交联的水溶性聚合物。由于聚合物具有高度支化的链结构,增加了水动力学体积,并且在较强离子强度条件下分子链的水动力学体积不会减小,增加了耐盐性。

3驱油用两性离子聚合物。分子链上带有正负两种电荷基团的水溶性高分子,一般仅带有较低的电荷密度。通过分子设计让少量的正负两种电荷合理分布到分子链上,聚合物在水溶液中由于正负离子的相互吸引而使分子链收缩,当加入小分子盐时,由于反离子作用,压缩双电层,吸引力减弱,聚合物链逐渐得到伸展,其水溶液粘度不降反升,表现出十分明显的“反聚电解质效应”

4带有耐温耐盐基团的水溶性聚合物。如在聚合物分子链上引入刚性基团或磺酸基团。在极性溶剂中,磺酸根离子的溶度常数远大于KdCO32-。因此,采用含磺酸根离子的单体共聚,得到的聚合物分子链上将带有更多的负电荷数。

5超高分子量的部分水解聚丙烯酰胺。虽然在高温高盐环境中,聚合物分子链由于盐敏性会发生塌陷,引起水动力学体积的降低,但是通过增加聚合物的分子量,增加分子链长,仍有助于增加溶液的粘度。

3、疏水缔合聚合物

3.1 性能

疏水缔合作用:疏水缔合聚丙烯酰胺通常是在水溶性聚丙烯酰胺主链上接有少量侧链或端链的疏水基团。由于疏水基团的疏水作用,疏水侧链与水分子间相互排斥,疏水链相互间很容易发生缔合形成疏水微区。当聚合物浓度大于临界缔合浓度后,以分子间缔合为主,高分子链之间发生物理交联形成瞬时的三维网状结构,使得水溶液中聚合物分子的水动力学体积更进一步增大,引起粘度的大幅度增加。

抗剪切:在通过射孔、基岩喉道等处时,聚合物驱替液容易受到高速剪切作用,会引起聚合物分子链的拉伸断裂,分子量降低,引起粘度的损失。疏水缔合聚丙烯酰胺形成的缔合结构在剪切条件下具有可逆恢复的特性,高速剪切条件下只是缔合结构被破坏,粘度降低,大分子本身并不发生降解或是降解程度低,解决了部分水解聚丙烯酰胺的剪切降解问题

耐盐:在高矿化度盐溶液中,疏水缔合聚丙烯酰胺具有一定的耐盐性。在水溶液中,聚合物分子链上的离子基团首先溶剂化,分子链相互排斥而扩张;随着离子强度的增加,溶剂化了的双电层被压缩,高分子链相互之间静电排斥力减少,柔顺链间的穿插渗透加快,更易形成疏水微区发生缔合,引起溶液结构粘度的增加

耐温:疏水改性聚丙烯酰胺还具有一定的耐温性能,聚合物溶液在高温下仍能保持有较高的粘度。

3.2 分子设计

图片1.png


1)引入大侧基或刚性侧基团

2)引入耐盐基团

3)引入可抑制酰胺基水解的基团

4)引入疏水基团种类、含量的影响

5)引入疏水基团的分布的影响

3.3 聚合单体

1)非离子型单体

最早用于合成疏水缔合聚合物的非离子型单体是烷基取代丙烯酰胺或丙烯酸酯类。对于烷基取代丙烯酰胺来说,随着取代烷基链增长,疏水效应增加,聚合产物溶液的粘度会增高。在取代基上引入芳香基也会引起疏水效应增强。另外,引入间隔基如聚氧乙烯链会增加疏水链的柔顺性和活动性,可能有利末端疏水基的缔合。

2)阴离子、阳离子单体

许多的研究表明,引入离子基团会改善聚合物的性能提高水溶性;使分子间静电排斥力增加,增加溶液粘度;③引入磺酸基后化学稳定性会增加。

3)两性离子单体

按照罗文利对两性离子单体的研究,可以把两性离子单体分为强酸弱碱型,强碱弱酸型,强碱强酸型,弱碱弱酸型以及铵内酯型两性离子共聚物。

3.4 合成方法

疏水缔合水溶性聚合物的常用合成方法有两种大分子反应法和自由基共聚合法。前者合成路线可以用于纤维素衍生物及其他的天然高分子、聚氧乙烯或聚丙烯酸类的疏水缔合水溶性聚合物的合成;疏水缔合碱溶性乳液和疏水缔合改性聚丙烯酰胺则常常采用第二种合成路线。

4、一些耐温耐盐聚合物代表

AM—丙烯酰胺

AMPS2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

VPN-乙烯基吡咯烷酮

MA—顺丁烯二酸酐,又名马来酸酐

DMAMN,N-二甲基丙烯酰胺

DEAMN,N-二乙基-2-丙烯酰胺

DMDAAC—二甲基二烯丙基氯化铵


分享到:
欢迎光临宁波锋成纳米科技有限公司 官方网站