反相乳液聚丙烯酰胺的合成及其在油田上的渗透

反相乳液聚丙烯酰胺的合成及其在油田上的渗透

马晓光

中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司甘肃敦煌736202

摘要：本文对反相乳液聚合法的主要特点，以及反相乳液聚丙烯酰胺的制备因素进行分析，同时针对油田中反相乳液聚丙烯酰胺的应用进行了介绍。对油田使用反相乳液聚丙烯酰胺的未来发展前景，以及发展方向进行了探讨。聚丙烯酰胺属于水溶性聚合物，也是应用最广泛的水溶性高分子品种，因为聚丙烯酰胺具有特殊的物理性质，因此在国内外的合成技术也逐渐成熟，在油田调剖堵水以及原油采收率的提升上，都有着非常广泛的应用。

关键词：聚丙烯酰胺；反相乳液聚合；应用

聚丙烯酰胺的主要合成方法包括水溶液聚合，反相乳液聚合，反相悬浮聚合以及分散聚合等等。同时水溶液的聚合方法是由聚丙烯酰胺聚合物的广泛使用来进行的，这种技术工艺比较简单，但是在对凝胶进行干燥的时候需要进行高温剪切。在这种情况下也非常容易让产物产生断裂，降低产品的溶解性，进而提升产品的生产成本，因此本文主要对其解决方式进行了阐述。

1.聚丙烯酰胺和反相乳液聚合的特点

聚丙烯酰胺属于丙烯酰胺或者一些单体聚合而形成的质量分数保持在5成以上的线性水溶性化学品。因为聚丙烯酰胺自身结构单元内部具有显氨基，提升了其氢键形成的速率，让其能够具有高效的水溶性以及化学活性，同时也可以通过枝接等反应来得到多种衍生生物，属于当下使用效果好，应用范围广泛，价格相对合理的聚合物。聚丙烯酰胺属于白色玻璃状固体，结构不定，热感稳定。聚丙烯酰胺固体在200摄氏度左右才能够进行软化，其水溶液在无氧条件下150度可以产生降解。同时溶解性非常好，可溶于水，还可以作为干粉，油包水，水包水等反相乳液微乳液的制成原料。聚丙烯酰胺水溶液黏度较高，同时还可以和活性菌共存，但其抗剪性相对较低，非常容易降解。

反相乳液聚合属于乳液聚合方法中比较特殊的一项，和传统的乳液聚合恰恰相反，反相乳液聚合是以非极性溶液和单体水溶液为油相和水相，同时借助乳化剂将水箱在油箱中分解，形成油包水的乳液，并进行聚合。经过相关研究学者发现反相乳液聚合固形物的含量高，聚合速度非常快，加入乳化剂或是一些调节体系的物质之后可以让体系转变为水包油，这也能在一定程度上对聚合物的溶解性进行改善。在实际使用的过程中更加便捷，同时也省去了一些处理不变的地方。除去油相水相和选用的活性剂之外，反相乳液聚合以及乳液聚合在动力学上存在着一定差异。

2.对反相乳液聚丙烯酰胺产生影响的原因

反相乳液聚丙烯酰胺主要用于油田内部抗高温，抗盐，为了更好的对聚丙烯酰胺的性能进行改善，首先需要通过对环状结构进行引入，来促使主链热稳定性的提升。其次还可以引入一些特殊的结构单元，像是具有耐盐的结构单元，丙烯酰氨基，甲基丙磺酸，乙烯基吡咯烷酮，以及可抑制酰胺基团水解的结构单元。首先采用反相乳液聚合方法，在聚合物中引入耐盐单元和耐水解单元，其次二甲基丙烯酰胺的制备也提升了三元共聚物的粘合性，这种粘合剂能够在一定程度上提升钻井液在淡水和咸水中的粘度，降低其滤失量。使用反相乳液聚合方法，以span-80，p-10为乳化剂，同时引入阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，制备出酸液稠化剂，这种稠化剂在酸性液体中的黏性非常好。同时其热稳定性也较高，能够更好的提升抗炎以及抗剪切性能，在对其进行制备的过程中，制备稳定的反相乳液，关键需要对乳化剂进行合适的选择。在早期乳化剂大多采用的是非离子型的表面活性剂，但是眼下基本不太使用单一的乳化剂，同时也可以将其转用为复配型的乳化剂。相关研究人员发现对复合乳化剂进行使用可以在一定程度上促使乳化效果的提升，但是不管使用哪种乳化剂，都一定要将乳化剂的HLB值尽量与水相溶，共聚体系的HLB相迎合。丙烯酰胺反相乳液聚合的引发剂主要使用过氧化物引发剂和氧化物还原剂组成的氧化还原引发体系，这种引发剂的价格成本相对合理。但其缺点是容易导致质量转移，让聚合物产品分子量降低，偶氮类引发剂的价格相对较高，同时其分解温度非常高，不易对支链转移进行促进。因此偶氮类引发剂大多在超高分子量聚丙烯酰胺的制备中进行应用，眼下研究人员将过氧化物类和偶氮类引发剂匹配使用来将两种引发剂的优势成分发挥出来。在使用v50偶氮引发剂以及还原剂组合复合引发剂进行使用的时候，通过反相乳液聚合的制备，制备出相对分子质量高的聚丙烯酸钠，同时，结果表明复合引发剂的效果优于偶氮引发剂的单独使用，使用复合引发剂聚合得到的聚合物分子质量要明显高于单独的引发体系。

3.油田中反相乳液聚丙烯酰胺的应用

当下反相乳液聚丙烯酰胺在油田中可以作为吸油剂，钻井液调整剂和堵水调剖剂进行应用。反相乳液聚丙烯酰胺属于采用中非常重要的去油剂，因为聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大，因此聚乙烯酰胺可以对其粘弹性进行改善，从而在地层中扩大其体积，最终促使原油采收率提升。现阶段在油田中应用最广泛的就是水溶液聚合法制备出的粉剂聚丙烯酰胺，粉剂聚丙烯酰胺内部存在的溶解速度较慢。因此聚丙烯酰胺反相乳液体系能够更好地作为深部调节剂在广泛应用，研究人员使用聚丙烯酰胺反相乳液，在某油田开展了先行实验，经过一段时间的考察，取得了较为明显的效果，也提升了钻油井的产油量。反相乳液聚丙烯酰胺作为钻井液调整剂，主要作用是为了对钻井液的流变性进行调节，并且润滑钻头。研究人员使用反相乳液聚合方法，制备了超支化共聚物，研究结果表明聚合物不论是在淡水咸水以及饱和咸水即将中，都能对滤失量进行降低，抗高温，抗盐以及抗金属离子的能力都非常强，还能更好的对其进行润滑。为了对钻井业的意志性问题进行解决，研究人员使用反相溶液聚合方法制备出了高分子抑制剂，在某油田实行了现场应用，实验结果表明，这种抑制剂能够对钻井液的抑制性进行显著提升，并且能更好的抗盐污染进一步提升钻井的速度以及稳定性，并且可以在复杂的地质条件下使用高盐的钻井液。

结语

综上所述，近几年来使用反相乳液聚合方法来对聚丙烯酰胺进行合成也成为了科研工作者们的工作重点。大众对于聚丙烯酰胺的合成方式以及影响因素，等方面进行了相对深入的探究，并取得了一定的成效。但是对其研究成果仅限于实验室内的研究，而真正在油田现场实现的研究尤其是我国很多油田开发进入了后期，也提升了对于油田化学制剂的要求。因此反相乳业聚丙烯酰胺的研究首先需要从分子设计和合成应用的角度来进行更深层次的研究，从而研制出耐高温抗剪切等，性能优异的聚丙烯酰胺来满足不同领域范围内的不同需求。

参考文献

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