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影响聚丙烯酰胺驱油剂分子量的因素

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【发布日期】:2018-8-31 13:02:25

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  聚丙烯酰胺.jpg聚丙烯酰胺驱油剂在油田上的应用在提高石油采收率的三次采油诸方法中,用聚丙烯酰胺作驱油剂占有重要地位。每注入一吨高分子聚丙烯酰胺产品,可多采原油100-150吨左右。加入聚丙烯酰胺的作用是调节注入水的流变性,增加驱动液的粘度,改善水驱波及效率,降低地层中水相渗透率,使水与油能匀速地向前流动,提高采收率。面对国内各大油田进入“三采”阶段,聚丙烯酰胺用作油田三次采油驱油剂,提高油田采收率的同时可以提高油田含油污水利用率,很大程度的降低了开发成本,具有较好的市场前景。聚丙烯酰胺影响驱油的主要因素是它的分子量、水解度及在水溶液中的浓度,对粘度和渗透率的影响主要是它的分子量。分子量增加,分子线团直径变大,溶液粘度上升,渗透率下降的程度增加。

  聚丙烯酰胺.jpg一、聚丙烯酰胺聚合工序的生产调节

  聚丙烯酰胺均聚后水解工艺可以生产不同分子量的聚丙烯酰胺来满足油田不同地质油层的驱油需要。该工艺主要通过改变单体反应浓度、引发剂以及引发温度来生产不同分子量的聚丙烯酰胺。

  聚丙烯酰胺.jpg1、单体浓度对分子量的影响

  在确定的引发剂最佳质量浓度下,随着单体浓度的提高,产物相对分子质量增大,但当浓度到达某一峰值时相对分子质量反而会减少,这说明单体浓度与相对分子质量的正比关系只是在某一范围内符合,超出这个范围也就无规律可言之所以出现这个结果。原因可能是:随着单体浓度的提高,一是放出的聚合热加大,二是使体系较早发生凝胶化现象,使聚合热不易散出,造成体系温度过高,不易散热而导致链转移反应速度增加,聚合物分子链发生断裂从而导致相对分子质量下降。

  聚丙烯酰胺.jpg2、引发剂体系及浓度对分子量的影响

  引发剂是用于产生自由基聚合反应的活性中心。不同体系的引发剂分解释放出的自由基不同,聚合物相对分子量自然不同。但是当引发剂相同的时候改变引发剂的浓度,聚合物的分子量会随着引发剂的浓度的增加而增加,但是当引发剂的浓度到达某一峰值后,聚合物的分子量反而会随之增加而相对减少。其机理主要为随引发剂浓度增加,在单位时间内分解产生的初级自由基数目增加,提高了聚合反应速率及聚合物相对分子质量,但随自由基浓度进一步增加,形成的活性中心增多使相互间碰撞终止反应概率增大,从而导致聚合物相对分子质量下降,因此可以据此确定合适的引发剂比值和质量浓度。

  聚丙烯酰胺.jpg3、引发温度变化对分子量的影响

      对放热反应的自由基聚合来说,反应的温度极大地影响了聚合物分子量的大小。温度较低时,聚合反应不完全,根据自由基聚合规律,温度升高有助于分子量的增大。当温度升高到一定程度后,若继续升温,会使链终止速率比链增长反应速率增长更快,反而会使聚合产物分子量降低。

  聚丙烯酰胺.jpg二、聚丙烯酰胺水解工序的生产调节

  聚丙烯酰胺溶液在配制、注入及驱油过程中,特别是在与矿化度较高的地下水和岩层接触时,会产生显著的盐效应。盐类的存在使聚丙烯酰胺溶液粘度显著下降,吸附量增大,甚至发生沉淀,会影响驱油效率和经济效果。

  聚丙烯酰胺.jpg1、水解反应的基本原理

  聚丙烯酰胺较难水解,在碱作用下,酰胺基与水作用生成羧基由于邻基效应,部分水解聚丙烯酰胺的理论水解度能达到70%。适合油田驱油用的聚丙烯酰胺的水解度要求23%-27%,由于水解产物中含COO-离子,它的存在会使聚丙烯酰胺粘度增加,因此,随聚丙烯酰胺水解度的增加,其分子量也相应增加。聚丙烯酰胺均聚后水解工艺,与均聚中后水解工艺相比,该工艺具有以下优点:该工艺在聚丙烯酰胺大分子上引入功能基团,这种基团能抑制钙、镁等阳离子对粘度的降低,从而降低了粘度损失,起到抗盐的作用。后水解工艺使大分子链在产品中的比重加大,使产品质量大幅度提高,其分子量可以达到2500万以上。

  聚丙烯酰胺.jpg2、水解温度的影响

  聚丙烯酰胺水解时,其分子量随水解温度的变化是先增加后降低。这是由于在较低温度时,聚丙烯酰胺水解不完全.造成产物的分子量较低;当温度太高时,聚丙烯酰胺的降解成为影响分子量的主要因素,这时随水解温度的增加,分子量随之降低。

  聚丙烯酰胺.jpg3、水解时间的影响

  聚丙烯酰胺分子量在水解开始的一段时间内变化不大,当水解时间超过2h后,聚丙烯酰胺分子量明显减少。这是由于在相同水解剂和水解温度条件下,水解时间过长,聚丙烯酰胺降解严重,分子量降低。另外从经济效益方面考虑,水解时间应尽可能短。因此,综合考虑聚合物分子量、溶解性及能源利用等因素,水解时间为2h。

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