聚乙烯醇-丙烯酸-丙烯酰胺类共聚物的合成及其采油评价

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表面活性剂/聚合物复合驱用于三次采油时理论上可以结合各自单独使用时的优点,使驱油效率得到显著的提升,但两者化学性质的差异、在油藏岩石的吸附差异、驱油过程中的色谱分离使得驱油效率大打折扣。高分子表面活性剂可以同时具备聚合物的提高水溶液粘度的性质与表面活性剂的表面活性,使其有望成为复合驱的一种替代方案。本文以部分醇解的聚乙烯醇(PVA)为改性对象,在保留其表面活性的基础上以提高其水溶液粘度为目的进行研究。本文利用PVA中羟基的反应活泼性,采用接枝共聚改性方法,将丙烯酰胺(AM)与丙烯酸(AA)在过硫酸钾(KPS)的引发下接枝共聚到PVA上,制备得可以同时提高水相粘度,降低油相粘度的高分子表面活性剂PVA-g-P(AM-co-AA)。通过单因素实验法探索了反应条件对PVA--g-P(AM-co-AA)性能的影响,获得了适宜的反应条件。研究了 PVA-g-P(AM-co-AA)在不同质量浓度、温度、矿化度下的表面张力、油水界面张力、粘度以及降低稠油粘度的能力,研究结果表明其基本保留了未改性前PVA的表面活性,显著提高了增强水溶液粘度的能力,浓度为0.2 wt%时粘度较之相应浓度下未改性PVA溶液提高了 13.6倍,浓度为0.5 wt%时稠油降粘率高于90%。PVA-g-P(AM-co-AA)可以同时提高水相的粘度,通过乳化作用降低稠油粘度,其表面活性基本不受温度或矿化度的影响,但其粘度易受温度、矿化度的影响,表现出一定的不耐受性。PVA-g-P(AM-co-AA)的粘度在浓度为0.2wt%、矿化度为0 mg.L-1时,温度由25℃升至80℃时粘度由46.86 mPa·s降低至15.94 mPa·s,矿化度增大至20000 mg·L-1时粘度则进一步降低至7.43 mPa-s,限制了其在高温高盐储层的应用。为改善其抗温耐盐性能,通过引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)对其进行磺化改性,将AMPS同AM、AA一起接枝共聚到PVA上,制备得 PVA-g-P(AM-co-AA-co-AMPS),对比研究了 PVA-g-P(AM-co-AA-co-AMPS)、PVA-g-P(AM-co-AA)在不同质量浓度、温度、矿化度下的表面张力、油水界面张力、粘度以及降低稠油粘度的能力。结果表明磺化改性小幅度地削弱了其改性前的表面活性,浓度为1 wt%时降粘率由92%降至87%,而磺化改性大幅度提高了其增强水溶液粘度的能力,浓度为0.2 wt%时粘度由46.86 mPa·s提高至76.25mPa·s。磺化改性改善了其抗温耐盐性能,在浓度为0.2 wt%、矿化度为0 mg·L-1、温度80℃时粘度为31.87 mPa·s,大于磺化改性前的15.94 mPa·s,矿化度增大至20000mg·L-1时粘度为11.85 mPa·s,大于磺化改性前的7.43 mPa-s。
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