聚丙烯酰胺在聚合物驅(qū)油中存在的問(wèn)題:
從90年代開始,我國(guó)各大油田都已經(jīng)采用了聚合物驅(qū)油技術(shù),注入每噸聚合物平均可增加采儲(chǔ)量167噸,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。然而,普通聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性能較差,不僅不適用于高溫高鹽油藏,就是在低溫高鹽油藏條件下,也因其增粘能力下降,而大大降低了三次采油的經(jīng)濟(jì)效益。聚丙烯酰胺在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問(wèn)題:
(1)經(jīng)濟(jì)性好、相對(duì)分子質(zhì)量高的聚合物溶解慢,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,且易發(fā)生剪切降解。
(2)羧基對(duì)鹽較為敏感,尤其是存在高價(jià)金屬離子時(shí)易發(fā)生沉淀,在高礦化度地層常發(fā)生相分離。
(3)溫度大于70℃時(shí)酰胺基易水解,不適應(yīng)高溫地層。
故而耐溫抗鹽水溶性聚合物的研究與開發(fā)己成為油田化學(xué)工作者競(jìng)相致力研究的課題。
常規(guī)聚丙烯酰胺主要是通過(guò)其分子骨架的水化,水動(dòng)力學(xué)體積增加而起到增粘作用,水解聚丙烯酰胺分子為柔性鏈,在水溶液中表現(xiàn)為無(wú)規(guī)線團(tuán)構(gòu)象。由于分子鏈不具有剛性,因此很容易受溶液中的鹽、溫度等條件的影響。在鹽水中,聚丙烯酰胺分子內(nèi)羧酸基的電性被屏蔽,聚丙烯酰胺分子呈蜷曲狀態(tài)。水解度越大(羧酸基含量越高),聚丙烯酰胺在鹽水中分子蜷曲越嚴(yán)重,增粘能力越差。在硬水(Ca2+、Mg2+含量較高時(shí))中,當(dāng)聚丙烯酰胺水解度≥40%時(shí),聚丙烯酰胺分子與鈣、鎂等多價(jià)離子結(jié)合,發(fā)生絮凝沉淀。由于三次采油周期很長(zhǎng),聚合物的穩(wěn)定性非常重要。所以,油田三次采油用聚合物需要保證在油田地層條件下,三個(gè)月以上聚合物分子內(nèi)的水解度≤40%,這樣的聚合物在油田應(yīng)用中才具有耐溫抗鹽特性。
用常規(guī)聚合物解決上述問(wèn)題的途徑是,增加聚合物用量和提高聚合物相對(duì)分子質(zhì)量,增加用量即意味著增加成本,而提高聚合物相對(duì)分子質(zhì)量又面臨著技術(shù)及工藝極限的難題。所以需要開辟新的思路,在聚合物分子中引入某種功能結(jié)構(gòu)并提高其相對(duì)分子質(zhì)量,才是提高聚合物水溶液粘度及耐溫抗鹽性能的有效途徑。