可用油田污水配液的MTS和TS系列驱油用聚合物

以大庆北四联采油污水为例,指出造成污水配制的驱油聚合物溶液粘度低下的主要因素为污水中金属离子特别是高价金属离子Fe3+、Ca2+、Mg2+和各种还原性化学、生物物质。介绍了所研制的可用油田污水配液的两个系列驱油聚合物:丙烯酰胺与支型含—SO3H基单体的二元共聚物MTS,分子量1.8×107左右;丙烯酰胺、支型含—SO3H基单体及少量疏水性单体的三元共聚物TS,分子量8.0×106左右。两个系列聚合物的组成可作适当调节以满足不同油田的需要。粘度曲线表明:用大庆采油二厂污水配制的1000mg/LMTS 45和TS 45溶液的粘度达到或超过大庆油田的要求(>50mPa·s,45℃,7.34s-1);用胜利孤东采油厂污水配制的1500mg/LMTS 85和TS 85溶液的粘度高于胜利油田的要求(>12mPa·s,85℃,36.7s-1);M=2.8×107的HPAM的相应溶液的粘度均达不到油田要求。用大庆采油九厂污水配制的1000mg/LMTS 45、TS 45和HPAM(M=2.8×107)溶液粘度(45℃,7.34s-1)分别为76.0、56.6和42.3mPa·s,高速剪切1min后粘度保留率分别为83.4%、58.0%和52.7%,在45℃隔氧密闭老化90d后保留的粘度分别为>70、45.7和25.7mPa·s。图3表3参3。     

丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的合成与评价

采用水溶液聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)二元共聚物。最佳合成条件为:总单体质量分数为20%,单体配比n(AM):n(AMPS)为6:4,初始反应温度19℃(反应4 h),后期恒温反应温度为40℃(反应2 h),引发剂用量为153.2 mg/L,pH=7～8,真空75℃烘干3～4 h。结果表明,共聚物在胶凝酸中的剪切粘度为71.290 mPa·s     

孪尾疏水缔合共聚物P(AM/NaAA/DiC6AM)盐水溶液在中高温下的粘度

在十二烷基硫酸钠(SDS)存在下进行胶束聚合，采用先加碱共聚后水解的方式，改变表面活性剂、疏水单体摩尔比(SMR)，疏水单体摩尔分数为0．372％，由丙烯酰胺(AM)、N，N-二己基丙烯酰胺(DiC6AM)合成了孪尾型疏水缔舍三元共聚物P(AM／NaAA／DiC6AM)，理论水解度15％。介绍了合成过程。考察了不同SMR(12．50～100．0)下得到的共聚物水溶液85℃，7．34s^-1下的(表观)粘度，共聚物浓度一般为2．0g／L。共聚物的水溶性随SMR的增大而改善，SMR≥13．36时溶于标准盐水(Ca^2 、Mg^2 、HCO3^-，矿化度19334mg／L)；疏水单元平均序列长度NH和Hug,gins常数KH随SMR增大而减小，SMR=100．0时KH趋近HPAM的值。浓度0．5～5．5g／L范围的共聚物标准盐水溶液粘度曲线，随SMR增大移向高浓度低粘度方向。随NaCl浓度(20～200g/L)或CaCl2浓度(2～10g／L)增大，共聚物水溶液粘度先降低，后升高，出现增粘效应，SMR越小，增粘效应越强。外加SDS在一定浓度范围对共聚物标准盐水溶液产生增粘效应，SMR越小．增粘效应越强。共聚物标准溶液粘度在35～80℃范围随温度升高而降低，在0～122s^-1范围随剪切速率增大而降低。对实验结果作了解释。图6表2参10。     

AM/STD/NaAMPS疏水缔合共聚物溶液性能

实验室自制了疏水单体苯乙烯衍生物,合成了丙烯酰胺/苯乙烯衍生物(STD)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸钠疏水缔合水溶性共聚物(PASA)。研究了该共聚物的溶液性能,包括疏水缔合效应、共聚物中阴离子单体加入量的影响、抗盐性、抗剪切性、温度效应、溶液热稳定性、共聚物与表面活性剂的相互作用等。实验表明,引入STD使共聚物具有较强的疏水缔合效应和优良的增粘能力,溶液质量浓度为0 1g/dl时,表观粘度达208 5mPa·s。0 1g/dl的共聚物溶液于70℃下放置120d,表观粘度为105mPa·s,具有优良的热稳定性。表面活性剂对共聚物溶液表观粘度的影响显著,加入0 8mmol/L十二烷基苯磺酸钠时,0 1g/dl的PASA溶液的表观粘度高达2178mPa·s。     

DMC/AM共聚物的改性研究

用过硫酸盐氧化还原引发体系通过水溶液聚合法在一定条件下合成了作阳离子絮凝剂用的DMC/AM共聚物 ,研究了作为第三单体AMPS的引入对原共聚物性质的影响。结果表明 ,一定量AMPS的引入可以很好的改善原共聚物耐温、耐盐等性能 ,可使其在盐溶液中粘度保持率最高可增加 5 0 %以上 ,高温情况下如 90℃时也可提高40 %以上 ,同时耐老化性也得到明显的改善 ,从而扩大了此类污水絮凝剂的应用范围 ;红外光谱和元素分析结果表明AMPS可以比较完全的引入到DMC/AM共聚物当中     

AM/AMPS/DMDAAC/OAM水溶性疏水缔合两性共聚物的合成及其性能

以十八醇为原料,制备了长链疏水单体N-十八烷基丙烯酰胺(OAM);以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、OAM为单体,合成了水溶性疏水缔合两性共聚物AM/AMPS/DMDAAC/OAM。利用1H NMR,FTIR,DTA-TG手段研究了共聚物的结构和热稳定性,考察了OAM疏水单体含量、共聚物含量、AMPS含量、温度、剪切速率以及NaCl含量对共聚物溶液表观黏度的影响。实验结果表明,当OAM摩尔分数为1.0%、AMPS摩尔分数为25%、共聚物质量分数为2.5%时,共聚物溶液的增黏性能很好,溶液的表观黏度可达1 648 mPa·s。将疏水基团和两性离子同时引入分子链中,提高了共聚物的耐温抗盐和耐剪切性能,可作为三次采油的驱油剂。     

疏水缔合聚合物P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

含氟丙烯酸酯AFSN及其与丙烯酰胺、丙烯酸的共聚物PAMF的合成与共聚物水溶液粘度性能

将杜邦公司的商品氟表面活性剂Zonyl FSN(含全氟烷基的脂肪醇)与丙烯酰氯(AC)等在低温下反应,合成了含氟丙烯酸酯AFSN,按产物收率和纯度确定最佳摩尔比FSN∶AC=1∶1.05,最佳反应时间为11～12小时.用IR谱表征了AFSN的结构.将AFSN、AM、AA在水溶液中共聚,得到了含氟疏水缔合水溶性聚合物PAMF-3和PAMF-5(混合单体总质量中AFSN分别占0.3%和0.5%).PAMF共聚物在水溶液中的增粘性、抗盐性和耐温性远高于超高分子量HPAM.室温下浓度为1.5 g/L的HPAM、PAMF-5、PAMF-3水溶液不含盐时粘度分别为520、690、530 mPa·s,NaCl浓度为15 g/L时粘度分别为41、410、325 mPa·s,粘度下降率分别为92%、40%、38%.1.5 g/L PAMF-3水溶液在90℃时保有的粘度高达300 mPa·s,而1.5 g/L HPAM水溶液在90℃时粘度为14 mPa·s.PAMF共聚物可望用作耐温抗盐的驱油聚合物.图5参9.     

AM/AMPS/AA三元共聚物压裂液稠化剂的合成

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法制备出了AM/AMPS/AA三元共聚物。优化出3种单体共聚的最佳条件为:单体AA加量为单体AM的8%～12%;单体AMPS的加量为15%～20%;引发剂用量在0.20%～0.25%之间;反应温度为30℃;反应时间为4h以上。通过实验研究,将由三元共聚得到的产品提纯后配成质量浓度为0.05%的水溶液,其表观黏度可达40.5mPa·s;用硫酸铝交联,所得冻胶液黏度可达240mPa·s,用过硫酸铵破胶,黏度可降低到5mPa·s以下,几乎无残渣,减小了对地层的伤害。     

阴离子型AM/AMPS共聚物的合成及性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和丙烯酰胺（AM）为单体，制备了一种阴离子型AM／AMPS共聚物，确定了最佳合成条件。此共聚物溶液在NaCl、CaCl2存在下的粘度保留率比PAM高，具有较强的抗盐能力，而且耐温性也明显优于PAM。室内初步评价了该共聚物在淡水和盐水钻井液中的性能，结果表明，AM／AMPS共聚物能大幅度降低其滤失量。     

AA/AM/AMPS共聚物降滤失水剂的超浓反相乳液聚合及性能研究

选用丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），采用超浓反相乳液聚合法合成油田降滤失水剂。通过红外光谱（FTIR）分析验证三元AA/AM/AMPS共聚物；分别考察了乳化剂用量、水相体积分数、水相pH值对降滤失水剂滤失水性能和稳定性能的影响。     

AM/DMAM/AMPS降失水剂的研究

以丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(AMPS)为原料合成了新型油井水泥降失水剂,对其在淡水、盐水和高密度水泥浆体系中的性能进行了评价.研究表明,该聚合物在90℃时能将淡水泥浆的失水量控制在50 mL左右,对盐水泥浆的失水量也有较强的控制作用,该失水剂能保持水泥浆体系在温度150℃以内都具有较低的滤失量,在高密度水泥浆体系中表现出较高稳定性和配伍性.     

AA/AM/AMPS的超浓反相乳液合成降滤失水剂的稳定性研究

采用超浓反相乳液聚合法对AA／AM／AMPS三元共聚合,合成稳定性较好的油田钻井用降滤失水剂。研究了乳化剂种类和用量、水相体积分数、温度、搅拌速率等因素对超浓反相乳液聚合的影响。结果表明。当乳化剂为油相质量分数的12％（w）．复合乳化剂Span-80和Tween-60的比为9：1（m）,水相体积分数为79％。聚合物存放温度为20℃,搅拌速率为1000r／min的条件下,聚合物乳液的稳定性Ф=2％。     

丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物的制备

介绍了以丙烯酰胺（AM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂,反应体系中加入无机发泡剂盐A和抗高温有机物B,采用水溶液聚合,制备丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物的方法.考察了引发剂用量和原料单体摩尔比对共聚物处理模拟废水的效果,结果表明,在引发剂用量占单体总量的0.15%,单体含量占反应物总量40%,单体摩尔比5：1,发泡剂A用量和物质B用量各占单体总量4%,反应温度为室温,溶液pH值6～7最佳范围内,制备的共聚物处理模拟废水后上清液透光率达90%～95%.     

AMPS/AM三元共聚物驱油剂的合成及性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺等单体合成了适用于中原油田高温高盐地层的聚合物驱油剂.评价表明,聚合物具有良好的抗温、抗盐性能,在110℃、总矿化度为2.2×105mg/L(其中Ca2+、Mg2+总量为5 000 mg/L)的条件下,保持了良好的化学稳定性,经90d的热稳定性试验,3000mg/L聚合物溶液黏度达到9.2 mPa·s.     

预交联AM／AA／DMDAAC堵剂的配方优化

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用溶液法制备预交联AM／AA／DMDAAC堵剂。确定最佳反应条件为：m（AM）：m（AA）：m（DMDAAC）=10：2：1,引发剂用量为0．12％,交联剂用量为0．06％,溶液pH为4．6,反应温度为50℃。     

AMPS/AM/AMC14S三元共聚物的合成及应用

用引发聚合方法合成了AMPS／AM／AMC14S三元共聚物。对合成条件(AMPS／AM用量、反应温度、反应时间、单体纯度、单体浓度及除氧情况)进行了综合研究。研究表明,在单体总浓度10％～15％(ω)、引发剂浓度0．01％～0．02％(ω)、pH值为6时,在40℃反应8h以上可以得到转化率大于97％、特性粘数12dl／g的三元共聚物。性能评价表明,AMPS／AM／AMC14S三元共聚物耐温抗盐性较好。用AMPS／AM／AMC14S三元共聚物进行了弱凝胶调驱现场试验,取得了一定的增油降水的效果。     

正交实验法在AA/AM/AMPS超浓反相乳液聚合中的应用

采用超浓反相乳液聚合法合成AA /AM/AMPS三元共聚物降滤失水剂.正交实验考察了乳化剂用量、引发剂用量、水相体积分数等反应条件对降滤失水剂稳定性能和滤失水量的影响,直观和方差分析结果表明,乳化剂用量对超浓反相乳液聚合物性能的影响最显著,在乳化剂用量占油相总量的12%,引发剂用量占单体总量的0.2%,水相体积分数78%的最佳反应条件下,合成聚合物降滤失水剂稳定性为2.40,滤失水量为10.30 mL.