聚合物力学性能 耐温抗盐聚合物性能研究
1 概述 聚丙烯酰胺(PAM)已被广范用于石油开发中作为三次采油用的聚合物驱油剂[1],取得了较好的应用效果。本文用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(代号AMPS,是一种阴离子型烯类单体)与丙烯酰胺(AM)采用氧化还原引发剂体系水溶液聚合法合成了一种AMPS /AM聚合物驱油剂,对聚丙烯酰胺的化学性能进行了研究[2,3],结果表明,耐温抗盐聚合物具有较好的抗温抗盐性能,在盐水中具有很好的驱油效果,有较好的应用价值,可以应用于一些高温高矿化度油藏。 2、试验部分 原料。-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS);丙烯酰胺(AM),工业级;引发剂,过硫酸铵与亚硫酸氢钠,均为分析纯。 AMPS的化学结构式为: O CH3 || || CH2 = CH—C—NH—C—CH2—SO3H | CH3 合成方法。将总量为20g的AMPS和AM单体按一定比例溶于80g蒸馏水中,调节pH值至6~8,置于一定温度的水溶液中,通30minN2,然后加入适量引发剂,再通30minN2后封口,,在50~60℃恒温放置8h后,经切片、烘干粉碎,制得AMPS /AM聚合物。 性能测定方法。聚合物溶液的配制:称取3g合成聚合物样品,溶于200g盐水中,充分搅拌溶解,配制成浓度为3000mg/L的聚合物溶液(矿化度为1.0×105mg/L),待用。 聚合物耐温耐盐性测定:将聚合物配成2000ppm浓度的溶液,此溶液中盐浓度为1.0×105mg/L,其中Ca2+800mg/L,Mg2+200mg/L,其余为Na+、Cl—。真空脱氧后通N2气,置于90℃烘箱中老化,定时取样测定溶液的粘度。聚合物粘度测定:采用Brookfield粘度计测定,温度25℃,转速6r/min。聚合物热稳定性评价试验:取适量聚合物溶液置于安瓿瓶中,对溶液进行除氧、充氮气后封口,放于热稳定性试验装置中,将温度升至120℃进行恒温90d的热稳定性试验,定期取出安瓿瓶在25℃条件下进行粘度测定。聚合物在盐水中的驱油性能评价:选取一定渗透率的人造岩心,饱合脱色煤油,先用盐水进行驱替测水驱油采收率(RW);接着挤入0.3~0.5PV 0.05~0.2%AMPS /AM聚合物, 再用盐水驱替,测聚合物的驱油采收率(RP)。 3、结果与讨论 单体浓度的影响:单体浓度较低或较高时,均不能得到相对分子量较高的聚合物,单体浓度必须控制在适当范围。在试验条件下,单体浓度为20%时,合成聚合物溶液的粘度最大,见表1。 AMPS用量的影响。随着AMPS用量的增加,合成聚合物溶液的粘度增大。当AMPS:AM=1.0:4.0时,聚合物溶液的增粘性最好,继续增加AMPS用量,溶液粘度反而降低,见表2。 表2 AMPS单体浓度对粘度的影响 引发剂用量的影响。在本文试验条件下,当引发剂用量为单体总量的0.030%~0.050%时,聚合物的增粘性最好,见表3。 表3 引发剂用量对粘度的影响 聚合物耐盐性试验。参照上面NaCl、CaCl2、MgCl2的配比,配制系列矿化度的聚合物溶液,测定溶液粘度,结果见图1。从图1中可以看出,随着聚合物溶液矿化度的增加,溶液粘度降低,当矿化度超过6×104mg/L时,溶液粘度不再降低,基本保持稳定。一次蒸馏水配制的聚合物水溶液的粘度为120.2mPa·s,其在矿化度为1.0×105mg/L(含NaCl、CaCl2、MgCl2)的盐水中的粘度为40.5mPa·s,是不含盐溶液粘度的33.7%,说明聚合物的耐盐性较好。其在高矿化度的盐水中的增粘效果明显强于PAM(M>1100万)。 聚合物热稳定性试验。对聚合物溶液进行为期90d的热稳定性试验,粘度保持率为60.6%,而PAM(M>1100万)的粘度保持率不到10%。表明聚合物热稳定性较好,试验结果见图2。 以上试验表明:在合适的合成条件下,AMPS/AM聚合物具有突出的增粘作用和耐温抗盐性能,能够满足高温高盐油藏驱油的要求。 聚合物在盐水中的驱油效果。由表4可知,合成的聚合物在盐水中具有很好的驱油效果,且随聚合物的浓度和驱替体积的增加,提高采收率的程度也在增加。其在盐水中提高采收率的幅度在7~15%左右。 表4 聚合物在盐水中的驱油效果 参考文献 [1] Chang H L. Polymer Flooding Technology Yesterday ,Today ,and Tomorrow, JPT (August1978), 1113~1128 [2] 董毅等,AMPS单体与油田用聚合物.油田化学,1991,8 [3] 马自俊等,国外提高采收率化学剂发展状况.油田化学,1996,13
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