耐温抗盐类聚合物的性能分析与应用研究

时宏宇

【摘要】用水溶液聚合法合成了一种耐温抗盐聚合物——AMPS/AM。研究结果表明，在单体浓度为20%，AMPS：AM=1.0：4.0，引发剂用量为单体总量的0.030%～0.050%，pH值为6～8时，可以得到增粘效果较好的合成聚合物。它在矿化度为1.0×105mg/L的盐水中可配成稳定的溶液，经120℃×90d热稳定试验后，该溶液粘度保持率仍较高，且在盐水中具有很好的驱油效果。

【关键词】耐温抗盐 聚合物 粘度 驱油剂

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

2.1原料

2-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

2.2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，調节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。

2.3性能测定方法

2.3.1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。

2.3.2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。

2.3.3聚合物粘度测定

采用Brookfield粘度计测定，温度25℃，转速6r/min。

2.3.4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。

2.3.5 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

3.1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。

表1 单体浓度对粘度的影响

单体浓度/% 粘度/mPa·s

10 25.0

15 35.4

20 39.8

25 32.7

3.2 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

AMPS：AM 粘度/mPa·s

1：3 25.6

1：4 40.7

1：5 35.1

1：6 30.8

3.3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

引发剂/单体（%） 粘度/mPa·s

0.005 5.4

0.01 23.8

0.03 40.5

0.05 43.5

0.1 31.6

0.2 30.4

3.4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）。

3.5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。

3.6 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

序号 Rw

（%） 聚合物浓度（%） 驱替体积（PV） Rp（%）

1 56.3 0.05 0.3 7.8

2 50.6 0.1 0.5 15.4

3 53.2 0.2 0.5 12.6

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（4）：325～330

[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（4）：381～384