AMPS 與AAM共聚物的合成

AMPS與AAM共聚物的合成N,N—亞甲基雙丙烯酰滕(AAM)；L丙烯St^-2-甲基丙橫酸(AMPS)；引發(fā)劑(軸化還原劑).無(wú)水乙附.貌化鈉， 」胺，環(huán)饑貌內(nèi)烷、均為AR烏氏粘度計(jì):HK-1D型恒溫水?S：ESJ205-4電子天平；美國(guó)/;JBrookfiddCDV-ll+Pm型)粘度儀;上海地質(zhì)仗器廠生產(chǎn)NDJ4運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)；DZG位如真空干燥箱；合成裝置一套。3.2合成方法根據(jù)共聚單體的配比要求準(zhǔn)確稱(chēng)量一定量的AMPS,用少量去離子水配成水溶液，用溶液調(diào)節(jié)pH值至中性；同樣根據(jù)共聚單體的配比準(zhǔn)浦稱(chēng)量一定量的AAM單體溶液，將N種溶液混合，補(bǔ)加去離子水使溶液的濃度?為10%D把裝有混合液的反應(yīng)瓶放入251!恒溫水浴中.攪拌10mm使2種溶液充分混合均勻；調(diào)祝值，iill30mmN=f定量加入彰化一還原型引發(fā)劑過(guò)硫酸鉉、W硫岐?dú)溻c，再迎30mm叫后封口，在35?40P恒溫放置4h后，將得到的產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉淀洗滌2?3故，所得產(chǎn)物經(jīng)切片、烘干粉碎，制得AMPS/AAM二元共聚物。3.3反應(yīng)影響因素的分析1、反峋時(shí)間的影響從圖3-1可以看出.隨反應(yīng)時(shí)間的增加，共聚物溶液表觀粘度增大。反應(yīng)達(dá)四小時(shí)后聚舍物溶液表觀粘度基本穩(wěn)定，故我們選律反應(yīng)時(shí)間為4上■?■■■-*Xf4反底時(shí)何h圖3-1反應(yīng)時(shí)間對(duì)共聚物表觀粘度的撤響2、反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度較低或較高時(shí)，均不能得到相對(duì)分子量較高的聚合物，反應(yīng)溫度必須控制在適當(dāng)范I禮本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)溫度選在35?40C。3、 引發(fā)劑用雖的影響在本文試驗(yàn)條件卜，當(dāng)引發(fā)劑用量為單體總雖的0.050%時(shí)，聚合物的增粘性最好。4、 單體濃度的影響單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)共聚物溶液表觀粘度的影響，單體濃度較低或較高時(shí)，均不能得到相對(duì)分子雖較高的聚合物，單體濃度必須控制在適當(dāng)范圍。在試驗(yàn)條件卜,單體濃度為20%時(shí),合成聚合物溶液的粘度最大.高酸值、高含鹽、高粘度原油降粘，不僅要選擇耐鹽表而活性劑作為降粘劑,而且要選擇適合這類(lèi)原油降粘后形成0/W乳狀液的檢定劑，只仃這樣才能真正仃效的在原油開(kāi)采和輸送過(guò)程中減少流動(dòng)阻力，達(dá)到原油降粘減阻的目的04.1在高酸值原油降粘中的應(yīng)用4.1.1原油樣品分析1、試驗(yàn)方法GB2538-88根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容要求，試驗(yàn)選用行業(yè)內(nèi)普遍采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和石油犬然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。采用標(biāo)準(zhǔn)方法如K：GB8929原油含水員測(cè)定法蒸銅法SY/T0520原油粘度測(cè)定旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)平衡法SY/T0530油田污水中含油量測(cè)定方法分光光度計(jì)法SY/T5281破乳劑實(shí)用性能檢測(cè)法瓶試法SY/T7549原油粘溫曲線(xiàn)測(cè)定旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法2、試驗(yàn)儀器粘度儀關(guān)國(guó)產(chǎn)BROOKFIELDDV-||+Pro型超級(jí)恒溫水?。?-1型（控溫精度土TC）原油混調(diào)器HT-I［型自動(dòng)混調(diào)器紅外光譜儀氫譜原油水份測(cè)定儀電脫水試驗(yàn)儀YS-2型電脫水試722分光光度計(jì)電子天平3、原油樣品性質(zhì)經(jīng)測(cè)定，原油樣品SD酸值為10.51mgKOH/L,圖4-1為30C時(shí)SD原油粘度與含水圾關(guān)系曲線(xiàn)，圖4-2為含水魚(yú)為30%的SD油樣的粘溫曲線(xiàn)。0000■C000-4000■0000■C000-4000■2000■24000?20000?w16000?E12000-8000?4000.0 10 20 30 40 50 60 70含水企％圖4-130C時(shí)SD原油粘度與含水雖關(guān)系曲29 30 30 40 4， 00 GO G3溫度1C圖4-2含水量為30%的SD油樣的粘溫曲線(xiàn)由圖4-1和圖4-2可以看出隨若SD原油含水量的增加原油粘度逐漸增大：隨若溫度的升高SD原油粘度值逐漸減小。4.1.2原油乳化降粘劑的選擇實(shí)驗(yàn)溫度為50C,該條件卜不加降粘劑時(shí)原油粘度為2007mPa?s,加入降粘劑的量為1OOOmg/L,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4-1°由表4-1可知，在低剪切力條件卜，短時(shí)間內(nèi)對(duì)SD原油乳化降粘最有效的降粘劑是南京德美世創(chuàng)化工科技有限公司生產(chǎn)的TBPE2025酰胺酸聚南丙烯聚氧乙烯乙酯的改性非離子降粘劑，因此選擇TBPE2025作為SD高酸值原油的乳化降粘劑。

表4-1W*=30%SD原油504乳化降粘數(shù)據(jù)剪切時(shí)間（min）粘度(mPa-s)RV.1HRV-1HJ911JNJ-5DJN2501TBPE20250787.7999.2562.4792.5481.9420.0201787.9999.8563.1792.5481.7421.2401S09.91S09.9562.7792.3481.9420.4601907.71907.71839.9792.5481.2420.6802007.3200S.52007.91912.41865.2421.9100200S.92009.32007.32006.72007.31487.71202007.32008.72009.12007.32009.52007.64.1.3原油乳化降粘穩(wěn)定劑的選擇TBPE2025可以仃效地降低SD原油粘度，但是容易發(fā)生反相。選擇含水量

30%的SD原油作為實(shí)驗(yàn)油，30%剪切速率為5.6廠時(shí),原油粘度為8900mPa?s°表4.2不同乳化劑對(duì)SD原油（w（水）=30%）粘度的影響切時(shí)J(h)30■原油粘度（mPa力MAMPAMAMPSMAMPAM-AMPSTBPE2025MAMPAM+TBPE2025AMPS+TBPE2025MAMPAM.AMPS+TBPE20251.08898890089004344324344261.589008900889843843449604282.0———576043388224282.5———870643289004265.0———886843489004286.0———8882432—4307.0———8902434—4268.0———89045804—42410.0————8698—42612.0————8900—426由表4-2出，單獨(dú)加入高分子聚電解質(zhì)MAMPAM、AMPS、MAMPAM.AMPS,降粘是不可行的。單獨(dú)加入降粘劑TBPE2025,開(kāi)始時(shí)降粘效果明顯，1.5h后原油發(fā)生反相，粘度變大。MAMPAM與TBPE2025復(fù)配，可在Sh內(nèi)防止原油反相增稠:AMPS與TBPE2025復(fù)配,原油反相時(shí)間提前為lh：MAMPAM-AMPS與TBPE2025復(fù)配，連續(xù)攪拌12h,靜止后再攪拌，反復(fù)務(wù)次后仍不反相，保持了乳化原油的低粘度，所以選MAMPAM-AMPS作為SD原油乳化降粘時(shí)的穩(wěn)定劑。4.1.4MAMPAM-AMPS對(duì)SD不同含水量原油的作用9000.30C時(shí)我們對(duì)不同含水量的SD原油做了比較實(shí)驗(yàn)，原油粘度隨剪切時(shí)間的變化如圖4-3?4-6，其中圖4-3和圖4-4是原油中只加對(duì)SD原油降粘仃效的非離子型降粘劑TBPE2025,可以看出，對(duì)于含水量低的原油，加入TBPE2025不能降低原油粘度：當(dāng)原油含水量大于20%時(shí)，加入TBPE2025可以有效的降低原油粘度，但是隨剪切時(shí)間的增長(zhǎng)原油乳狀液反相增㈱：對(duì)于含水量大于50%的原油不易發(fā)生反相。圖4-5和圖4-6是MAMPAM-AMPS和降粘劑TBPE2025復(fù)配后,加入到SD原油中，能夠何效的降低含水量20%9000.8000.7000-3000-2000.1000-□—Z0-6000-(05000?0.0 0.5 18000.7000-3000-2000.1000-□—Z0-6000-(05000?0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5時(shí)間/h-#—10.1%?■20.0%-CH3O.O%圖4-3SD原油（w（,.）W30%）加入TBPE2025后粘度隨剪切時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)S.&E燧暴圖4-4SD原油（w（水）＞30%）加入TBPE2025后粘度隨剪切時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)6000-6000-3000-2000■3000-2000■—?—3.5-0時(shí)間h時(shí)間h圖4-5SD原油（w（水）W30%）加入TBPE2025和MAMPAM-AMPS后粘度隨剪切時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)

55.0%50.0%A—45.0%▼—40.0%50055.0%50.0%A—45.0%▼—40.0%500■490-480-470?—▼420-410-400 —n|~~~F-n~|~~02468101214161820222426283032S.DdE拒濾時(shí)間/h圖4-6SD原油（w（的＞30%）加入TBPE2025和MAMPAM-AMPS后粘度隨明切時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)4.2在含鹽15萬(wàn)原油降粘中的應(yīng)用4.2.1原油樣品分析1、 試驗(yàn)方法與儀器同4.1.12、 原油樣品性質(zhì)TO原油具有“四高一低”特點(diǎn)，即高密度、高粘度、高非燃含量、高凝固點(diǎn)、低含蠟量，地面原油密度為0.9557-0.9732g/cm\50C時(shí)脫氣原油粘度10000?30000mPa?s,膠質(zhì)+瀝育質(zhì)含量大于30%,凝固點(diǎn)25?28C,含蠟量5?8%，油藏地層水礦化度高達(dá)150000mg/L,鈣鎂離子含量高達(dá)10000mg/L-TH原油原始脫氣粘溫曲線(xiàn)如圖4-7所示。圖4-7TH原油粘溫曲線(xiàn)4.2.2原油乳化降粘劑的選擇通過(guò)對(duì)原油樣品分析，原油中含鹽量高。由于水中的鹽便表ifii活性劑的親水性降低，便活性劑從溶液中析出，這樣活性劑就失去了活性，因此應(yīng)選用一種耐鹽性活性劑。1、 a?烯基聚酰橫酸鹽的合成合成所用藥品及儀器試劑仃Fe.ZnDMC,南京德關(guān)世創(chuàng)化工右限公司生產(chǎn)：環(huán)氧丙烷：按部標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)品規(guī)定，含醛W0.04%,含水W0.01%,色度=10#,酸值W0.01%,E0W0.1%,B0W0.01%,山東濱化集團(tuán)生產(chǎn)：環(huán)氧乙烷：含量^93%,含水＜0.02%,含醛＜0.02%，山東濱化集團(tuán)生產(chǎn)：氯橫酸：分析純，密度1.766g/cm\熔點(diǎn)-80C,沸點(diǎn)158C,氯橫酸含量分9；%,硫酸含量W2.5%,上海金山亭新化工試劑廠生產(chǎn)：不飽和醇：分析純，南京德美世創(chuàng)化工有限公司生產(chǎn)。儀君有GS-1.5反應(yīng)釜，威?；て餍祻S生產(chǎn)：JZYW-200B型表面張力儀，承德普惠檢測(cè)設(shè)備公司生產(chǎn)：2XZ-0.5型旋片真空泵，上海真空泵廠生產(chǎn)：BROOKFIELDDV.l【+Pro型流變儀，關(guān)國(guó)博力6公司生產(chǎn)。合成方法a-烯基聚胳磺酸鹽的合成可以通過(guò)以卜兩步完成：①用雙金屬催化合成非典型聚褂冏，將3.4g不飽和陸和Fe-ZnDMC催化劑加入反應(yīng)釜，用翅氣吹掃3次,抽其空，升溫到65C,逐漸加入定量環(huán)氧丙烷，維持反應(yīng)溫度60?65C,反應(yīng)壓力1?2kg?cm"(表壓)：然后再加入4倍量的環(huán)氧乙烷，保溫反應(yīng)2小時(shí)。②對(duì)非典型聚胳進(jìn)行改性：取上述產(chǎn)物用疑磺酸磺化，反應(yīng)期間用堿吸收瓶吸收生成的鹽酸，抽真空抽除水份，過(guò)濾除鹽，得到產(chǎn)品a-烯基聚胳磺酸鹽。2、 實(shí)驗(yàn)用高礦化度水的配制用純凈水配制一系列不同礦化度的水，方法如卜,:取24gCaCl?、6伽gC『60小aCl、60gKCl加水至1L,攪拌至完全溶解，即配制出礦化度為150000mg-L4的水，其中Ca2\M廣為10000mg?lA將其稀釋可得到一系列不同礦化度的水。3、不同活性劑在高礦化度水中的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)選取六種表而活性劑(a-烯基聚酰橫酸鹽，TX-10.平平加OS,s烯丙基聚酰，卜二烷基苯橫酸鈉（SDBS）,聚酰橫酸鹽），在30C時(shí)配制濃度為500mg?L」的溶液，改變礦化度，配成制系列溶液。目測(cè)六種表面活性劑系列溶液的外觀，若有沉淀、渾濁或絮凝則認(rèn)為該活性劑不耐鹽。由表4-4可以看出，a-烯基聚胳磺酸鹽具備良好的耐鹽性能，能與鈣鎂等堿土金屬離子形成可溶性活性物質(zhì)，即使水中的Ca2\Mr+高達(dá)10000mg-L4時(shí)，其表面活性劑水溶液也是無(wú)色透明的，沒(méi)仃任何沉淀和絮狀物：而其它表而活性劑耐鹽性校差。表4-4礦化度對(duì)表而活性劑溶液外觀的影響表面活性劑表面活性劑溶液在不同礦化度（mgl?）下的狀態(tài)2000500010000100000150000a.烯基聚微碰酸鹽透明穩(wěn)定透明穩(wěn)定透明穩(wěn)定透明穩(wěn)定透明穩(wěn)定TX-10透明渾濁———平平加OS透明渾濁———5烯丙基聚酰透明渾濁———SDBS透明少量晶體透明大量晶體———聚醞橫酸鹽透明透明少撾晶體透明大量晶體——①&示無(wú);為配的」L也4、a.烯基聚酰橫酸鹽高礦化度水溶液的表面張力評(píng)價(jià)30C時(shí)將a?烯基聚酰橫酸鹽和堿催化合成的a.烯基聚酰配制成500mg-L4的溶液,改變礦化度,配制成系列溶液。測(cè)定礦化度在2000?150000mg?L間的水、a?烯基聚酰橫酸鹽及堿催化合成的a?烯基聚酰溶液的表而張力，通過(guò)對(duì)比表而張力評(píng)價(jià)a-M基聚雄磺酸鹽對(duì)改變不同礦化度水的表ifti活性的能力來(lái)確定其耐鹽性能，如圖4-8。在高礦化度卜一般的表ifii活性劑會(huì)失去表ifii活性：a-烯基聚醒磺酸鹽在礦化度2000rng-L4'至150000mgL’、鈣鎂離子100rng-L4至10000rng-L4的水中能顯著降低水的表而張力，表現(xiàn)出應(yīng)好的表面活性，說(shuō)明它具仃優(yōu)異的耐鹽性能：而堿催化的a?烯基聚酰在礦化度3000mg?L」以卜的水中表面張力卜降的幅度與a.烯基聚酰橫酸鹽是一致的，在礦化度3000mg?I/】以上會(huì)析出。⑴水圖4-8表Iftl張力隨礦化度的變化一般來(lái)說(shuō)，陰離子型表面活性劑由于鈣鹽的存在容易使油水形成W/O型乳狀液（見(jiàn)圖4-9）,這是“空阻效應(yīng)”的結(jié)果【戲541,這也是陰離子型表而活性劑不耐鹽的原因。對(duì)于非離子表而活性劑，鹽的存在能破壞聚氧乙烯鏈和水分子之間的氫鍵，使表而活性劑分子水化程度減小，從而使表而活性劑的水溶性降低，即無(wú)機(jī)鹽能使非離子型表而活性劑的濁點(diǎn)降低，以致表而活性劑發(fā)生締合從水中析出l55]o表Iftl活性劑能降低水的表而張力是由于表而活性劑形成膠束集團(tuán)和與原仃水不同的“水結(jié)構(gòu)”【構(gòu)，形成低表ifii張力。■-般在高礦化度條件下，活性劑通常不能分散在鹽中，與鹽不能形成膠束。所以，一般活性劑不能降低高礦化度水的張力。a-烯基聚胳磺酸鹽具仃兩種極性基團(tuán)，聚氧乙烯基團(tuán)和磺酸基，既克服了非離子表而活性劑的濁點(diǎn)乂提高了表而活性劑的耐鹽性，因而具仃優(yōu)異的耐鹽性能，它能與鹽親和形成一個(gè)活性體系后，在水中形成形成膠束基團(tuán)和與原有水不同的“水結(jié)構(gòu)”，形成低表而張力，所以圖4-8中（3）曲線(xiàn)a-烯基聚醒磺酸鹽水溶液當(dāng)?shù)V化度為15000mg-L'1時(shí)，其表而張力與礦化度為。時(shí)兒乎一樣。?金屬離子—活性劑圖4-9乳狀液類(lèi)型示意圖5、降粘劑的選擇實(shí)驗(yàn)溫度為50C,剪切速率均為2.8廠，該條件卜不加降粘劑時(shí)原油粘度為15270mPa-s.加入降粘劑的量為1000mg/L,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4?5。表4-5TH原油5OC乳化降粘數(shù)據(jù)剪切時(shí)間粘度(mPa?s)(min)RV.101HRV.135HJ917JNJ?6DJN2501a?烯基聚酰橫酸鹽0640.5413.3862.4392.56S1.9210.51015200418.8869.1399.56S1.7213.2201520315015910.7407.3703.9217.6301524515036917.3415.5726.2225.440140711511115010413.4748.2218.75015221152011502715140752.3216.9601522515138151521516715100215.4701522015200152851522515200217.7SO1526515267152761526115239217.7901527015281152721527015284216.4由表4.5可知，在低剪切力條件卜，對(duì)TH原油乳化降粘最仃效的降粘劑是a.烯基聚酰橫酸鹽耐鹽活性劑，因此選擇a.烯基聚酰橫酸鹽作為T(mén)H高含鹽原油的乳化降粘劑。加入a?烯基聚酩磺酸鹽后不同溫度卜TH原油的粘度曲線(xiàn)，如圖4-10,可以行出a?烯基聚醒橫酸鹽可以仃效的降低TH高含鹽原油的粘度。

500■圖4.10加入a?烯基聚酰橫酸鹽后TH原油的粘溫曲線(xiàn)4.2.3復(fù)配比的確定在對(duì)礦化度高的th原油進(jìn)行乳化降粘實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乳化降粘形成o/w乳狀液后粘度降低，但是穩(wěn)定性不好，通過(guò)調(diào)整a-烯基聚酰橫酸鹽與MAMPAM-AMPS的比例，能極大改善穩(wěn)定性，表4-6是將復(fù)合物加入原油攪拌均勾后，靜止20分鐘后在毛細(xì)管實(shí)驗(yàn)裝置，I'的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：表4-6TH原油(含水40%)的穩(wěn)定性和出油量的關(guān)系比例(W)藥劑濃度PPm油水乳狀液量(ml)穩(wěn)定時(shí)間(min)含水%脫水時(shí)間(h)a-烯基聚避橫酸鹽MAMPAM-AMPS9.50.5200020354.20.59.01.0200020551.61.08.51.52000201549.71.28.02.02000202442.31.57.52.52000202541.42.0由表4-6可以看出，隨著MAMPAM-AMPS比例的上升，原油穩(wěn)定時(shí)間增長(zhǎng),出水量降低，脫水時(shí)間也增長(zhǎng)，當(dāng)a-烯基聚酰橫酸鹽：MAMPAM-AMPS為4:1時(shí)，效果最好。4.2.4摻復(fù)合劑后的油水比對(duì)原油乳狀液狀態(tài)的影響模擬制備現(xiàn)場(chǎng)TH原油的過(guò)程如E取定量的礦化度為150000mg/L的水摻入

油中,并在溫度50C下，用轉(zhuǎn)速200r/min攪拌15分鐘，至無(wú)游離水為止。表4-7為摻復(fù)合劑后的油水比對(duì)原油乳狀液狀態(tài)的影響o表4-；復(fù)合降粘劑實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)A為a?烯基聚酰橫酸鹽B為MAMPAM-AMPS序號(hào)油水比A劑mg/LB劑mg/L乳化狀態(tài)描述17：31200300不能乳化21500375能乳化,繼續(xù)攪拌，反相乳化，粘度升高。32250562.5能乳化,繼續(xù)攪拌，反相乳化，粘度升高。46：41000250不能乳化51500375能乳化,繼續(xù)攪拌，反相乳化，粘度升高。62000500能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。L5：5500125不能乳化8750187.5能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。91000250能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。重新攪拌可重新分散。104：630075不能乳化11600150能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。12750187.5能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。重新攪拌可重新分散。131000250能乳化，但破乳迅速，破后稠油不掛玻璃棒,繼續(xù)攪拌,不反相。重新攪拌可重新分散。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:（1） 油水比越低，乳化所需活性劑濃度越低。（2） 在高礦化度下，活性劑乳化性能好，在一定油水比和活性劑濃度下，使用該活性劑的乳狀液破乳后稠油不掛桿、不反相乳化，且重新攪拌還能重新分散。4.2.5MAMPAM-AMPS對(duì)含水40%的TH原油乳化降粘后的穩(wěn)粘作用50C時(shí)我們對(duì)含水40%的TH原油做了比較實(shí)驗(yàn)，原油粘度隨剪切時(shí)間的變化如圖4-1lo圖4-11加劑后TH原油粘度隨明切時(shí)間的變化曲線(xiàn)由圖中4.11可以看出，含水40%的TH原油中只加u-M基聚酰橫酸鹽時(shí)，在剪切時(shí)間到40小時(shí)原油乳狀液反相，原油粘度增大：含水40%的TH原油中加入a.烯基聚酰橫酸鹽與MAMPAM-AMPS復(fù)配成的耐鹽活性復(fù)合劑時(shí)，可以石出MAMPAM-AMPS的加入穩(wěn)定了乳化原油的低粘度，有效的延長(zhǎng)了原油反相時(shí)間。4.3在含鹽20萬(wàn)原油降粘中的應(yīng)用中原油田油藏溫度高（；0?140C）,地層水礦化度高（5X10’?20X10mg/L),聚合物驅(qū)油時(shí)對(duì)所用聚合物性能有特殊的要求，要求聚合物耐溫抗鹽性好。4.3.1原油樣品分析1、 試驗(yàn)方法與儀器同4.1.12、 原油樣品性質(zhì)TK高礦化度特稠油,粘度150000mpa.s(20-C),礦化度220000mg/L,其中堿±金屬20000mg/L,原油粘度隨溫度的變化曲線(xiàn)如圖4-12oEE圖4-12TK高礦化度原油的粘溫曲線(xiàn)3、 高礦化度水的配制用純凈水配制200000m嘰礦化度的水,取3*CaCl?、％MgCl?、80洲aCl、80冰Cl加水至1L,攪拌至完全溶解，即配制出礦化度為200000mg/L的水，其中Ca2\M廣為13552m嘰。3.2原油乳化降粘劑的選擇TK含高礦化度水的特㈱油脫水脫氣后和不同濃度高礦化度水按照7:3比例混合，并在原油混調(diào)牌中混合均勻。表4-8TK原油50C乳化降粘數(shù)據(jù)剪切時(shí)間(min)粘度(mPa?s)DM5511DM5512DM5515DM5520DM5521DM552201147.1S65.2641.3703.9683.9487.11068606860869.1728.26S9.7488.22068636S626865743.2703.9487.630686468606S701432728.2485.4

406868686068706860746.2488.75068606S6468746S643567491.96068666860687468616860495.47068716S6468746S6S6864495.7SO6S6S6861687768606874497.7906S706S6868766S646878496.4由表4?8可知,在低剪切力條件下,對(duì)TK原油乳化降粘最有效的降粘劑是DM5522,因此選擇DM5522作為T(mén)K高含鹽原油的乳化降粘劑。4.3.3原油乳化降粘時(shí)穩(wěn)定劑的選擇1、 把耐鹽活性劑(DM5522)和MAMPAM-AMPS按照不同比例混合均勻，制成復(fù)合耐鹽活性降粘劑，然后礦化度2000mg/L的水把復(fù)合耐鹽活性降粘劑配成2%水溶液。如表4-9可以看出,隨MAMPAM-AMPS比例的增加，油水乳狀液穩(wěn)定時(shí)間增長(zhǎng),但是效果不理想。2、 把耐鹽活性劑(DM5522)和AMPS/AAM二元共聚物按照不同比例混合均勻，制成復(fù)合耐鹽活性降粘劑，然后礦化度2000mg/L的水把復(fù)合耐鹽活性降粘劑配成2%水溶液，試驗(yàn)結(jié)果如表4-10。可以看出，AMPS/AAM-元共聚物的穩(wěn)粘效果優(yōu)于MAMPAM-AMPS,選擇DM5522與AMPS/AAM?.元共聚物按4:1紅配。表4-9MAMPAM-AMPS對(duì)TK(含水30%)的穩(wěn)粘效果比例(w)藥劑濃度PPm油水乳狀液量(ml)穩(wěn)定時(shí)間(min)DM5522MAMPAM-AMPS9.50.520002019.01.020002038.51.52000205S.02.020002067.52.5200020773200020106.53.5200020126420002016表4-10AMPS/AAM?.元共聚物TK原油(含水30%)的穩(wěn)粘效果比例(W)藥劑濃度PPm油水乳狀液量(ml)穩(wěn)定時(shí)間(min)含水%脫水時(shí)間(h)DM5522AMPS/AAM共聚物9.50.5200020649.70.549

9.01.0200020846.31.08.51.52000201844.01.28.02.02000202641.31.57.52.52000202841.22.04.3.4AMPS/AAM共聚物TK原油乳化降粘后的穩(wěn)粘作用圖4-13是加劑后TK原油粘度（含水40%）隨剪切時(shí)間的變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出,DM5522是對(duì)高礦化度TK原油有效地乳化降粘劑,但是隨剪切時(shí)間是長(zhǎng),在剪切時(shí)間到20小時(shí)原油乳狀液反相，原油粘度增大：含水40%的TK原油中加入DM5522與MAMPAM-AMPS復(fù)配成的耐鹽活性復(fù)合劑時(shí)，可以看出MAMPAM-AMPS的加入穩(wěn)定了乳化原油的低粘度，仃效的延長(zhǎng)了原油反相時(shí)間，但效果不是很理想：由于三次采油周期很長(zhǎng)，聚合物的穩(wěn)定性非常重要。含水40%的TK原油中加入DM5522與復(fù)配成的耐鹽活性復(fù)合劑時(shí)，可以看出AMPS/AAM二元共聚物的加入更仃效的延長(zhǎng)原油反相時(shí)間oHZHDM5522Y-DM5522+MAMPSAM-AMPS7000-6000-5000.s.B4000-XE3000-果2000-7000-6000-5000.s.B4000-XE3000-果2000-1000■II I I I I I I ? I I ,I I I I IO 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120130140剪切時(shí)間h圖4-13加劑后TK原油粘度（含水30%）隨剪切時(shí)間的變化曲線(xiàn)

5.1耐溫機(jī)理討論聚丙烯醮胺是一具仃線(xiàn)性分子結(jié)構(gòu)的聚合物，高溫下易水解，甚至降解。為了改進(jìn)其性能，必須從改變其線(xiàn)性結(jié)構(gòu)著手。本論文以N,N—亞甲基雙丙烯酰胺(AAM)和丙烯醍胺聚合得到甲義聚丙烯醮胺(MPAM).經(jīng)水解、羥甲基化、氛甲基化反應(yīng)，改性合成了N—(二坪頃基甲基)甲又聚丙烯醮胺(MAMPAM),其結(jié)構(gòu)式如下：從MAMPAM的結(jié)構(gòu)式可以石?出，線(xiàn)性分子部分交聯(lián)，成為半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，這樣聚合物的剪切安定性、耐溫性、抗鹽敏性等均得改善。同時(shí)引入了提高了聚合物的耐溫性，且有利于與原油中大分子親和。5.2抗鹽機(jī)理的討論在淡水中HPAM分子內(nèi)段基間的排斥作用，大分子鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，其增粘能力很強(qiáng)：而在鹽水中電解質(zhì)效應(yīng)便大分子鏈呈卷曲狀態(tài)。水解度越大，HPAM分子鏈卷曲越嚴(yán)重，增粘能力越差。當(dāng)HPAM的水解度V40%時(shí)，盡管其增粘能力大大下降,但不會(huì)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象:在硬水（Ca2\Mg"含量較高）中，當(dāng)其水解度不40%時(shí)，HPAM與Ca”、Mg”等多價(jià)離子結(jié)合會(huì)發(fā)生絮凝沉淀蹌。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必須保證在油田地層條件下，3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HI應(yīng)用中才具石耐溫抗鹽特性。在高酸值原油中,原油pH值低，而PAM的水解速率隨溫度升高和pH降低而加快。PAM的酸性水解表現(xiàn)出顯著的鄰基催化效應(yīng)，即水解后產(chǎn)生的枝基對(duì)鄰位酰氛基的水解產(chǎn)生加速作用。這導(dǎo)致酸性水解的速率隨水解度的增加而加速。由于這種鄰基催化作用，當(dāng)水解度較低時(shí)，水解產(chǎn)物傾向于形成嵌段結(jié)構(gòu)。在強(qiáng)反應(yīng)條件下（低pH值和長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間），酰氨基則可以全部水解為枝酸基。PAM酸性水解時(shí)，除AM結(jié)構(gòu)單元水解生成枝基外，還易發(fā)生酰亞胺化反應(yīng)。此反應(yīng)隨介質(zhì)酸度升高而加劇。生成的酰亞胺結(jié)構(gòu)在酸性介質(zhì)中具仃較高的檢定性，當(dāng)酰亞胺化發(fā)生在分子間時(shí)，將導(dǎo)致聚合物溶解性變差。PAM在水中的溶解與其解離度和溶液中的離F強(qiáng)度仃關(guān)。解離度越高越易溶解，離子強(qiáng)度越大越難溶解。溶液中的離子強(qiáng)度仃兩方面的作用：一是對(duì)聚離子的屏蔽作用，抑制反離子的擴(kuò)散，便高分子鏈上洛電荷數(shù)卜?降：二是降低水對(duì)聚離子的親和力，即溶劑化作用。在高含鹽原油中，Ca2\Mg2*含量高，由于“空阻效應(yīng)”，能形成鈣鹽的活性劑均形成W/O型乳狀液，同時(shí)大的離子強(qiáng)度會(huì)便PAM中電離基團(tuán)難以解離，分子鏈難以擴(kuò)張因而PAM在水中難以溶解，甚至析出，失去活性。MAMPAM-AMPS和MAMPAM/AAM二元共聚物中，由于AMPS分子中含仃對(duì)鹽不敏感的-S0,基團(tuán)，使其具有耐鹽性、耐高溫性和對(duì)二價(jià)陽(yáng)離子有很好的耐受力:同時(shí)AMPS分子中含有酰有基團(tuán)，使它具有較好的水解穩(wěn)定性、抗酸堿及熱檢定性。5.3用于乳化降粘穩(wěn)定劑的機(jī)理討論當(dāng)乳化劑濃度足夠大時(shí)，它們?cè)谟退鏸fii上成緊密排列。乳化劑的親水基和疏水基截ifii積大小相差大時(shí)，大的一端親和的液相將構(gòu)成乳狀液的外相，另一液相構(gòu)成內(nèi)相。圖5-1是一價(jià)金屬脂肪酸鹽和兩價(jià)金屬脂肪酸鹽形成o/w型和w/o型乳狀液的示意圖。礦化度高的稠油中的鈣鎂等離子會(huì)使一些表面活性劑失活，降低其乳化性能，原油不能乳化降粘，易于反相。水(a) <b)圖5-1乳化劑兒何因素對(duì)乳狀液類(lèi)型的影響(a)-元皂形成0/W型乳狀液(b)二元皂形成W/0型乳狀液本論文所用的原油鈣鎂離子含量高，乳化降粘后由于“空