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