3.华北油田第四采油厂琥珀营采油作业区）
摘要：综述了油田开发用驱油聚合物的发展现状，主要介绍了目前各种类型的抗盐抗温聚合物的抗温抗盐机理和分子结构，合成方法，应用的现状以及目前这些聚合物所存在的问题，介绍了对抗温抗盐聚合物的思考，分析了高温高盐油藏用化学驱油剂的应用前景。
关键词：驱油用聚合物；抗温抗盐聚合物；丙烯酰胺类聚合物；聚合物
1抗温抗盐聚合物发展现状
三次采油技术已成为中国提高原油采收率的主要措施之一，三次采油用聚合物目前主要是聚丙烯酰胺。然而，聚丙烯酰胺耐温抗盐性能较差，不仅不适用于高温高盐油藏，就是在低温高盐油藏条件下，也因其增稠能力下降，而使三次采油基本无经济效益。因而，抗温抗盐聚合物的研制成为国内外水溶性聚合物研制的热门课题[1]。根据文献调研，可以将国内外三次采油用抗温抗盐聚合物的研制方向分为5类，即两性聚合物的研制、耐温耐盐单体共聚物的研制、疏水缔合聚合物的研制、多元组合共聚物的研制、梳形聚合物的研制。通过分析研究这些聚合物的抗温抗盐机理，认为梳形聚合物最具有应用前途，正在成为油田三次采油用新一代的驱油剂。[2]
2抗温抗盐聚合物的分子结构
为解决高温高盐油藏阻碍聚合物驱油技术应用的问题，国内外科学工作者在提高聚合物耐温抗盐性能方面进行了大量的研究工作，目前研究方向主要集中在以下几个方面。
2.1增黏效果与分子结构及构象的关系
溶液的黏性源于其中的分子内摩擦。在极稀聚合物溶液中，高分子呈几乎理想的无规则线团状，可以认为线团由骨架(卷曲的高分子聚合物链)和包被的溶剂组成。
大量溶剂分子被牢固束缚，随整个线团运动。高分子键角愈大，分子链愈伸展，空间位阻愈大，高分子链旋转半径(即流体力学体积)愈大，相应增黏性好。增选择具有支链的聚合物(最好是具有环状结构侧链的)结构单元，可使聚合物在溶液中更为伸展。增大聚合物分子主链在水溶液中的流体力学体积，就相应增大了溶液中分子间的内摩擦力作用，可以提高增黏效果。理论和实践表明，聚合物分子量愈高，分子主链的流体力学体积（在聚合物溶液中，高分子链卷曲缠绕成无规线团状，在流动时，其分子间链间总是裹挟着一定量的溶剂分子，既表现出的体积称之为流体力学体积）愈大，增黏效果愈好。
2.2增强分子链刚性并提高离子基团的稳定性
以丙烯酰胺为主要构造单元的传统聚合物受温度的影响较大，热运动会破坏分子链的氢键，导致分子链断裂而降解。矿化度增高容易使聚合物分子链卷曲而缩小其流体力学体积。在分子链上引入稳定性的离子基团，可以增强分子链的刚性，降低因矿化度升高而使分子链卷曲的可能性。例如在分子链上引入丙烯酰胺基，烷基丙磺酸。
2.3耐温抗盐功能单体与丙烯酰胺共聚物目前应用比较广泛的耐温抗盐功能单体主要包括三类：
（1）抑制丙烯酰胺基水解的功能单体，例如：N–乙烯基吡咯烷酮（NVP）、N–二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等；
（2）带有强水化性的阴离子功能单体，主要是含有磺酸基团的不饱和单体，例如：丙烯酰胺基叔丁基磺酸（AMPS）、丙烯基磺酸（SSA）、乙烯基磺酸（VSA）等；
（3）带有络合二价金属离子的功能单体，例如3–丙烯酰胺基–3–甲基丁酸钠（NaAMB）即为该类型的功能单体。
为得到性能优良的耐温抗盐聚合物，往往采用多种耐温抗盐功能单体通过多元共聚引入一个大分子链上，制备出一系列共聚物。
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2.4优化设计特殊结构耐温抗盐聚合物通过聚合物分子结构
特殊结构耐温抗盐聚合物通过聚合物分子结构的优化设计，制备具有特殊结构的聚合物也可以有效地改善其耐温抗盐性，近几年来，科研工作者在这方面开展了大量的攻关研究，开发出了系列具有特殊结构的耐温抗盐聚合物产品，例如：梳型结构聚合物、星型结构聚合物、嵌段结构聚合物及网状结构聚合物等，有些产品已经实现工业化生产，矿场应用效果良好。[3]
2.5疏水缔合聚合物结构特点
其是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团。疏水单体主要有油溶单体，两亲性单体，将疏水单体与丙烯酰胺共聚得到疏水缔合聚合物。由于其独特的两亲结构，使得其水溶液特性与一般水溶性聚合物溶液差别很大，在较高温度及一定溶度无机盐溶液中仍有很好的增粘作用。
2.6两性聚合物结构特点
其主要结构特点是大分子链上同时带有阴，阳离子，其分子链中阴，阳离子基团的相对数量可以决定其分子的静电作用是否为排除力或吸引力。两性聚合物满足大分子静电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等时，可使聚合物在不同矿化度盐水中的分子舒展状况变化不大，因而黏度也变化也较小，表现出抗盐的性能。
2.7多元组分共聚物结构特点
其综合了两性共聚物，耐温耐盐单体共聚物，疏水缔合聚合物的特性，即将阴，阳离子单体，耐温耐盐单体，疏水单体，阳离子疏水单体分别进行组合共聚，这比单一以上聚合物更具有优良特性
3抗温抗盐聚合物的合成方法
聚合物合成方法主要有两类：加聚反应和缩聚反应。
聚丙烯酰胺PAM是石油工业中用途最广泛的一种高分子化合物，在钻井泥浆中用作降滤失剂、絮凝剂、防塌剂；采油中用作增黏剂、驱油剂，压裂中用作悬沙剂；微乳液中用作流度缓冲剂；还有的用它做选择性堵水剂和防垢剂。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成的。
工业上大多采用6%~12%的单体水溶液聚合，引发剂过硫酸铵用量为0.01%~1%，工厂得到一般为6%~12%的聚丙烯酰胺溶液，用真空干燥法将其中的水分除去，可得白色聚丙烯酰胺固体。
将两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物的特性综合考虑，设计聚合物分子使其同时具有其中2类或3类聚合物的特点，即是将一些阳离子单体、阴离子单体、耐温耐盐单体、疏水单体、阳离子疏水单体分别进行组合共聚的合成方式，这是目前国内外最热门的研究课题。这类聚合物比上述单一的两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物具有优良而独特的性能，应用领域进一步拓宽!但在耐温耐盐机理上仍不能克服两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物存在的问题，目前还不能达到油田三次采油用的要求。[4]
4结束语
对于抗温抗盐的驱油聚合物，为了提高它的波及系数和洗涤效率，提高它在油藏中的抗温性和耐盐度，其实质是在与增大其在流体中的粘度以及稳定度，粘度方面，可以通过增大流体力学体积，提高其位阻效应，保持其在流体中的粘度，可以通过增加高分子的分子链长，利用疏水作用等实现。同时如果能有效的利用交联调驱方法，有可能在满足聚合物耐温耐盐的情况，使其具有更强的适用性，降低成本。[5]
参考文献
[1]元福卿,张以根,姜颜波等.油田化学,20015孙德君,匡洞庭,张宝军等.精细石油化工
[2]王平美,罗健辉,白凤鸾等.[J].油田化学,2001
[3]付美龙，刘杰.梳形聚合物comb-1的结构表征[J].西安石油大学学报：自然科学版，2009
[4]孙玉丽，钱晓琳，吴文辉.聚合物驱油技术的研究进展[J].精细石油化工进展，2006
[5]罗丽华，王兰洁.星型聚合物的合成方法综述[J].精细石油化工进展，2007.
论文作者:冯建发1 祁涛2 张民义3 唐延军3
论文发表刊物:《知识－力量》2020年1月1期
论文发表时间:2020/3/27
标签：聚合物论文; 疏水论文; 丙烯酰胺论文; 耐温论文; 分子论文; 共聚物论文; 缔合论文; 《知识－力量》2020年1月1期论文;