耐溫耐鹽鹵水減阻劑的合成與性能研究.pdf

1、鹵水是一種應(yīng)用十分廣泛的地下資源，隨著與鹵水相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，對(duì)鹵水的需求量逐漸增加。經(jīng)過幾十年的開采，淺層地下鹵水儲(chǔ)量呈明顯下降趨勢(shì)，所以深層地下鹵水的開采利用受到重視。與淺層地下鹵水的開采相比，深層地下鹵水的開采存在投資大、輸送費(fèi)用高等問題，其中開采過程的能耗成本占整個(gè)過程費(fèi)用的很大一部分。因此，鹵水采輸過程最重要的問題是輸送過程的減阻降耗，即尋找添加到鹵水中能夠顯著降低采輸過程能耗的減阻劑。
　　聚丙烯酰胺(PAM)是

2、最常用的水溶性減阻劑，在純水中具有很好的減阻效果。但是深層地下鹵水具有高溫高鹽的特點(diǎn)，而聚丙烯酰胺分子對(duì)鹽很敏感，當(dāng)被加入到含鹽的鹵水中時(shí)，分子會(huì)發(fā)生卷曲，減阻效果下降，而且在高溫下聚丙烯酰胺分子穩(wěn)定性下降，減阻效果受到影響，所以常用的水溶性減阻劑聚丙烯酰胺的使用受到限制。要適用于鹵水采輸?shù)臏p阻劑必須具有耐溫耐鹽的性能，最有效的方法就是合成改性聚丙烯酰胺聚合物，比如引入耐溫耐鹽基團(tuán)或者合成疏水締合型聚合物。
　　本文合成兩種類型的

3、改性聚丙烯酰胺:一是引入帶有磺酸根結(jié)構(gòu)的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS);另一種是引入帶有疏水基團(tuán)的甲基丙烯酸十八酯(SMA)合成疏水締合型聚合物。
　　1、采用水溶液聚合的方法合成丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合物P(AM/AMPS)。引入AMPS的原因在于一方面AMPS具有很大的側(cè)鏈，能夠增強(qiáng)分子鏈的剛性，增大分子的空間位阻，使分子穩(wěn)定性增強(qiáng);另一方面AMPS分子鏈上的磺酸根具有很強(qiáng)的耐鹽性，能提高聚合物

4、的耐鹽能力。采用正交實(shí)驗(yàn)來確定最佳合成條件，利用紅外分析、核磁共振來確定聚合物的結(jié)構(gòu)，并采用多角激光光散射儀測(cè)定聚合物分子量。
　　2、在丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合物上引入含疏水基團(tuán)的甲基丙烯酸十八酯(SMA)，疏水基團(tuán)的引入不僅能形成分子內(nèi)和分子間締合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加分子的穩(wěn)定性，而且SMA的大側(cè)鏈增強(qiáng)了分子鏈的剛性，使聚合物具有很好的耐溫耐鹽性能，采用核磁共振確定聚合物的結(jié)構(gòu)。
　　分別測(cè)定聚合物P

5、(AM/AMPS)和P(AM/AMPS/SMA)在不同含鹽量鹵水中的減阻率以及減阻率隨溫度的變化趨勢(shì)，并將合成聚合物的減阻效果與聚丙烯酰胺(PAM)的減阻效果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　1、減阻劑減阻率隨溫度的升高、含鹽量的增加而降低。在80℃、含鹽量為150g/L、減阻劑濃度為20ppm條件下，P(AM/AMPS)的減阻率為31.75％，而PAM相同條件下減阻率為12.90％，說明P(AM/AMPS)在高溫鹵水中的減阻效果優(yōu)于

6、PAM，也就是說合成聚合物具有良好的耐溫耐鹽性能。
　　2、引入疏水基團(tuán)的聚合物P(AM/AMPS/SMA)減阻效果增強(qiáng)，在80℃、含鹽量為150g/L、減阻劑濃度為20ppm條件下，P(AM/AMPS/SMA)減阻率為36.51％，大于相同條件下P(AM/AMPS)減阻率，說明疏水基團(tuán)的引入使減阻劑的耐溫耐鹽能力得到進(jìn)一步提高。
　　由聚合物減阻機(jī)理可知，減阻劑減阻率和其粘度之間存在一定的關(guān)系。分別對(duì)聚合物溶液粘度進(jìn)行測(cè)定