油田用丙烯酰胺類聚合物的研究發(fā)展

張瀚文(中國石油大慶煉化聚合物一廠丙烯酰胺二車間， 黑龍江 大慶 163000)

油田用丙烯酰胺類聚合物的研究發(fā)展

張瀚文(中國石油大慶煉化聚合物一廠丙烯酰胺二車間， 黑龍江 大慶 163000)

油田用丙烯酰胺類聚合物是油藏三次驅(qū)油方面應(yīng)用最為廣泛的一種水溶性聚合物，近年來，耐溫、抗鹽性油田用丙烯酰胺類聚合物已經(jīng)成為了石油開發(fā)領(lǐng)域中的一大研究熱點(diǎn)。本文主要對(duì)耐溫、抗鹽性油田用丙烯酰胺類聚合物的研究進(jìn)展進(jìn)行了分析與探討，以供參考。

油田；丙烯酰胺類聚合物；研究發(fā)展

就現(xiàn)階段來說，國內(nèi)外的眾多研究學(xué)者均加強(qiáng)了對(duì)油田用丙烯酰胺類聚合物的關(guān)注與研究力度，其研究重點(diǎn)主要是合成兩性聚合物、疏水綈合聚合物、耐溫抗鹽性聚合物、星形聚合物、辮狀聚合物、梳型聚合物以及復(fù)合型聚合物等有結(jié)構(gòu)性能較為特殊的聚合物。近年來國內(nèi)外的多個(gè)研究報(bào)道指出，在丙烯酰胺類聚合物之中加入適量的功能單體，是使其耐溫、抗鹽性得到提高的一個(gè)有效手段。基于這樣的原因，本研究主要對(duì)耐溫抗鹽性功能單體進(jìn)行了分析，并探討了如何選擇最適合的引發(fā)劑。

1 功能單體

(1)有強(qiáng)電解質(zhì)性質(zhì)的單體 對(duì)于有強(qiáng)電解質(zhì)性質(zhì)的單體來說，其具有較強(qiáng)的極性基團(tuán)，從而使其具有強(qiáng)電解質(zhì)性質(zhì)。較為常見的單體主要包括乙烯基苯磺酸、丙烯基磺酸、乙烯基磺酸以及2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸等，其中，應(yīng)用最為廣泛的一種單體便是2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸。我國眾多研究學(xué)者紛紛對(duì)此類單體進(jìn)行了分析與研究，例如，李奇等在《AM/AMPS共聚物的合成與性質(zhì)研究》中，通過利用丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸進(jìn)行水溶液聚合，從而合成了二元聚合物。該二元聚合物之中存在大量的極性基團(tuán)——即-SO3H基團(tuán)，從而使得該二元聚合物的耐溫抗鹽性、水溶性大大提高，與此同時(shí)，其還存在較大體積的側(cè)基，從而使得分子鏈的剛性得到很大程度上的提高[1]。陳林等在《分散聚合法制備抗鹽耐溫性丙烯酰胺-對(duì)苯乙烯磺酸鈉共聚物》中，將苯乙烯磺酸鈉當(dāng)作主要的功能單體，使用分散聚合法，合成了抗鹽耐溫性丙烯酰胺類二元共聚物，該二元聚合物之中存在大量-SO3H基團(tuán)，除此之外，還存在苯環(huán)結(jié)構(gòu)，從而使其具有良好的分散穩(wěn)定性、耐溫抗鹽性。

(2)疏水單體 將少量疏水單體引入聚丙烯酰胺之中，從而能夠合成疏水締合丙烯酰胺類共聚物，在疏水基團(tuán)之間，聚合物水溶液發(fā)生分子內(nèi)、分子間的綈合，構(gòu)成了穩(wěn)定性較差的可逆空間結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅具有較強(qiáng)的耐溫抗鹽性，還不會(huì)受到時(shí)間因素的嚴(yán)重影響。疏水單體主要分為2大類，即兩親性疏水單體、油溶性疏水單體。首先，兩親性的疏水單體的表面活性相對(duì)來說比較大，在聚丙烯酰胺之中引入兩親性疏水單體之后，聚合物溶液的抗剪切性能就會(huì)得到明顯的提高。關(guān)于這一點(diǎn)，國內(nèi)外的眾多研究學(xué)者均有所探討。例如，有研究學(xué)者利用丙烯酰胺、溴化銨以及2-丙烯酰胺基丙基共聚，從而合成了二元聚合物。該二元聚合物對(duì)外加鹽有著顯著的鹽增黏效應(yīng)[2]。其次，較為常見的油溶性疏水單體主要有N-烷基取代丙烯酰胺類單體，其很難在水溶液中溶解，將丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺共聚之后，從而合成了水溶性疏水綈合聚合物。國內(nèi)外的眾多研究學(xué)者均對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了研究與證實(shí)，例如，在周成裕等人在《一種疏水締合物壓裂液稠化劑的室內(nèi)研究》中，通過利用丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮共聚之后，合成了疏水綈合聚合物。在該疏水綈合聚合物溶液之中，因?yàn)橐肓耸杷畣误wN-烷基丙烯酰胺，使得分子之間出現(xiàn)了可逆又有一定強(qiáng)度的綈合，從而構(gòu)建了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了聚合物的抗剪切性。

2 引發(fā)劑

各單體分子是否能夠產(chǎn)生自由基，在一定程度上決定著丙烯酰胺類聚合物的共聚過程，而選擇適合的引發(fā)劑，則是使丙烯酰胺類聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量得到提高的一大有效方法。首先，低溫引發(fā)體系。如果引發(fā)劑在丙烯酰胺類聚合物合成過程中的引發(fā)溫度在30℃之下，那么該引發(fā)劑就屬于低溫引發(fā)體系。高溫引發(fā)體系，主要是氧化還原類的引發(fā)劑，具有聚合速率快、引發(fā)溫度低、活化能低的顯著特征。較為常用的是亞硫酸氫鹽、亞硫酸鹽以及過硫酸鹽等無機(jī)鹽類的引發(fā)劑[3]。其次，中溫引發(fā)體系。引發(fā)劑在丙烯酰胺類聚合物合成過程中的引發(fā)溫度在30～60℃之間，那么該引發(fā)劑就屬于中溫引發(fā)體系。高溫引發(fā)體系，主要是油溶性偶氮類引發(fā)劑、水溶性偶氮類引發(fā)劑，其中偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二異丁脒鹽酸鹽等水溶性偶氮類引發(fā)劑較為常用。最后，高溫引發(fā)體系。如果引發(fā)劑在丙烯酰胺類聚合物合成過程中的引發(fā)溫度在60℃之上，那么該引發(fā)劑就屬于高溫引發(fā)體系。高溫引發(fā)體系，主要是有機(jī)過氧化物類、無機(jī)過氧化物類的引發(fā)劑。首先，對(duì)于過硫酸鉀、過硫酸銨等無機(jī)過氧化物類的引發(fā)劑來說，其具有水溶性，一般應(yīng)用于乳液聚合、水溶液聚合；其次，對(duì)于有機(jī)過氧化物類的引發(fā)劑來說，其單體轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低，因此其應(yīng)用范圍較小。

3 結(jié)語

綜上所述，選擇有效的耐溫抗鹽性功能單體、合適引發(fā)劑，對(duì)于提高丙烯酰胺類聚合物的耐溫抗鹽性能、相對(duì)分子質(zhì)量有著十分重要的作用。

[1]劉陽陽,黃文章,吳柯穎,牟亞晨.耐溫抗鹽型丙烯酰胺類聚合物的研究進(jìn)展[J].石油與天然氣化工,2015,03:99-103.

[2]杜榮榮,劉祥.反相微乳液聚合制備丙烯酰胺類聚合物微球的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2015,08:3065-3074.

[3]宋瑩瑩,宋華,柳艷修,陳彥廣,李丹丹.提高三次采油用聚合物耐溫抗鹽性的研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2013,03:27-31.

張瀚文(1988-)，男，遼寧盤錦人，助理工程師，研究生，主要從事丙烯酰胺生產(chǎn)操作 。