活性乳化聚表剂驱油剂的研究

活性乳化聚表剂驱油剂的研究

刘洁,刘存辉,周传臣,王欢,兰海宽,毛艳妮

天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司 天津 300280

摘要：活性乳化聚表剂驱油剂，作为一种全新的驱油剂来讲，同时兼具乳化及增加黏性的作用，应用于中低渗含水抗燃燃油使用过程中，能够使其良好的驱油作用得到体现。选择表面活性剂时将丙烯酰胺作为基础，可将具备亲油作用的疏水功能单体以及兼具亲油/水两种作用的表面活性剂作为主要选择对象，通过胶束共聚形成聚丙烯酰胺，并且可以实现良好的乳化效果，同时评估基础性能。

关键词：活性乳化聚表剂；驱油剂；实验研究

保障石油产业稳定生产的关键之一就是化学驱，对于提升石油采收率具有重要作用。大量研究结果显示，复合驱具有良好的提产效率，但因为小分子表面活性剂无法与高分子量聚丙烯酰胺发生共聚，并且两者吸附岩石效果不一，底层运动时，容易造成相分离以及色谱变化，使得复合驱聚合物无法与表面活性剂发挥良好的协同作用，工作介质容易在驱替过程发生大量损耗，从而限制的石油产业的经济效益。并且，三元复合驱应用过程中面临诸多问题，例如污垢、处理彩出液以及腐蚀性强等，使其工业领域推广受到严重影响[1]。假如能够同时提升驱油体系的增黏以及表面活性作用，可以避免发生色谱分离情况，使化学剂耗损得到良好控制，有效控制相关成本，必然可以使提升经济效益的目标得以实现。

1.活性驱油剂实验研究

1.1 活性驱油剂的合成

（1）对具有水解度和溶解要求的NazC03进行溶解处理时，首先取一定剂量去离子水并进行搅拌，使其充分溶解，待碱性物质溶解完成后注入一定剂量AMPS单体进行中和反应，对pH值进行调整，后续依次添加助剂面活性单体、支链结构抗盐单体以及表面活性单体和助剂。随后假如微生物法AM并进行搅拌，搅拌时间不低于10分钟，整体聚合浓度保持在20%至25%左右，待混合溶液温度适中向磨口瓶中倒入。

（2）针对磨口瓶实施恒温水浴处理，经过纯氮气进行除氧处理，经过10分钟处理后加入50-1000mg／L的水溶性偶氮盐、引发助剂以及50～1000mg／L的 甲酸钠等化学溶液，经过30分钟氮气处理以后添加适量亚硫酸氢钠以及过硫酸钾，并持续保持氮气通气，时间以10分钟为宜，并利用具有温度测量功能的瓶塞对磨口瓶进行密封处理，对聚合温度进行监测并详细记录。

（3）温度峰值后2个小时，待胶块温度降低到一定程度后，将其取出，并对水浴温度进行调整，水温升至80℃以后，在水浴中放入胶粒，经过一定时间水解处理，将其取出进行重塑、烘干，经过粉碎及过筛处理后，便可获得白色聚合物颗粒。

1.2合成影响因素分析

1.聚合物溶解性与亲油功能单体类型的关系

亲油功能单体类型对于聚合物溶解性的主要影响如表1所示：

表1亲油功能单体优选

通过上表可以看出，因为十二烷基丙烯酰胺碳链很小，使得产物缺乏良好的亲油性，而具备优秀的亲水性，引起较快的溶解速度，使得聚合物缺乏粘性；假如功能单体碳链后，使其溶解性逐渐降低，表明亲油性有所生生，但受碳链长度影响使得接枝产生一定困难，从而造成聚合物溶解困难。所以，结合以上因素，由于十四烷基丙烯酰胺具有良好的亲油功能而被选择。

2.聚合物溶解性与亲油功能单体添加剂量的关系

假如适量功能单体能够在一定程度上影响聚合物溶解性及黏性，所以应选择合理加量。如图1、图2所示，

图1  功能单体加量与溶解时间的关系

通过图1、图2了解到，跟随加量逐渐调节，溶解时间体现出先降后升的情况，通常以2.5%至3.2%之间最为适宜，但是黏度恰恰与之相反，多以先升后降为主要体现形式，以2.5%至3.0%最为为适宜，结合两者以上特性，AM在亲油功能单体加量中的使用剂量通常为2.5%至3.0%左右最佳。

图2 亲油功能单体加量与黏度的关系

3.聚合物黏性与引发剂加量和比值的关系
如果引发剂加量过低容易对聚合物生成造成影响，出现不聚以及聚合较慢的情况，如果加量超标容易加快聚合速度，乃至发生爆聚情况，使胶体粘性及质量受到影响，针对聚合物黏度进行评估后，从而计算出引发剂加量及最佳比值[2]。如图3、图4所示：

图3 引发剂浓度与黏度关系

图4 引发剂比值与黏度关系

如图3所示，聚合物最佳黏度为两种引发剂整体加量在AM的200mg/L时。但图4所展示的聚合物黏度为Y/H的比值保持在1.8左右。所以，氧化剂加量及还原剂加量分别以以130mg/L以及70mg/L最佳。

4.聚合初始温度与聚合物黏性的关系

碱量水解度为25%时，聚合物溶解度受到一定影响，如水溶液温度低于10℃时，碱物质容易析出，引发不聚现象，如果温度超过一定标准，则可能发生爆聚，使分子链发生断裂情况，从而降低其黏性，所以应合理选择聚合初始温度。详见表2：

表2 聚合初始温度优选

通过表2可以得知，如果初始温度低于一定水平，产生的胶质质地较软，无法满足质量要求，产生的聚合物不具备良好黏度；假如初始温度超过规定值，造成爆聚，产生的胶质性状脆弱，并且缺乏弹性，因此聚合物溶解性不良。结合上述因素，明确14℃至18℃为最佳初始温度。

2性能评价

2.1增黏性评价

活性驱油剂具有良好的增黏性能至关重要。针对活性驱油剂在污水环境中的浓度、黏度进行研究的曲线图结果显示，其黏性值与相同环境的HPAM相比，各个浓度点均处于较高水平[3]。活性驱油剂所具备的驱油性能中，增黏性能普遍由于AM。并且高效增粘性是其乳化性能是否良好的重要表现形式之一。

2.2 活性驱油剂的表面活性及乳化性能

因为高分子聚合物分子量过大，无法通过界面整齐排列，对于表面张力及界面张力的降低性能不佳，但因为受到油水界面吸附，不但可以使界面膜所具备的机械性能得到优化，同时能够强化分散相及分散介质所具备的亲和力，进而使得乳化性能得到提升。

2.3 稳定性评价

使用相同区域采出水对活性乳化聚表剂以及其他基础聚丙烯酰胺进行配置，溶液浓度以1000mg/L最佳，经过密封处理放入烘箱，将烘箱温度调整至65℃，获得不同黏度值，如图6所示，

图5同聚合物溶液时间及黏度曲线

通过图6得知，基础聚丙烯酰胺浓度低于1000mg/L时，跟随时间变化黏度有所降低，但活性乳化聚表剂黏度则保持在稳定水平，降低的幅度较基础聚丙烯酰胺低，黏性保留度较高。由此可见，乳化聚丙烯酰胺黏度具有极高稳定性。

3 结语

当前，针对大量应用的聚合物驱来讲，怎样对研究方案进行合理规划，对能够使采收率得到提升的技术进行深入研究，对石油矿藏进行持续、有效的开采，逐渐被我国油田在保持稳产过程中所重视[4]。近年，我国石油开采于一类油层聚合物驱之后，针对提升采收率技术进行深入研究——先导性矿场实验，但研究结果不尽人意。本文通过以上研究提出结论如下：首先，形成的聚合物具备良好的表面活性，从而提升驱油剂的粘性作用及乳化稳定性；其次，实验结果显示活性聚表剂能够在聚合物驱之后使石油采收率得到有效提升。跟随实验进度，使得活性乳化聚表剂驱油剂在石油开采过程中的应用更加广泛，发展前景逐渐扩大。

参考文献

[1] 黑龙江吉地油田服务股份有限公司. 一种驱油用抗盐抗菌功能型聚合物及其制备方法:CN202111061223.5[P]. 2021-12-21.

[2] 强昌武. CO2驱动可切换润湿性材料的制备及其油/水乳液分离性能研究[D]. 江苏:江苏大学,2021.

[3] 蓝加洪. 聚乙烯醇--丙烯酸--丙烯酰胺类共聚物的合成及其采油评价[D]. 福建:厦门大学,2021.

[4] 徐康. AGE/PGE--DETA为核的聚酰胺--胺的合成及其破乳性能研究[D]. 陕西:陕西科技大学,2021.