水溶性聚合物,由于其具有良好的增黏驅替效果,因此被廣泛地用在石油工業的三次采油過程中。在目前驅油用的聚合物中,以水解聚丙烯酰胺(HPAM)為主,但是由于HPAM的分子結構上的羧基存在,羧基對于鹽會非常敏感,尤其在高溫狀況以及高價態的金屬離子存在情況下,非常易發生相分離等作用,從而導致使水溶液的黏度大大降低,因而不能適用于高溫、高鹽的油藏。
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸( AMPS )是一種陰離子型的單體,分子中有碳碳不飽和鍵的,其分子可以引入磺酸基團,在與丙烯酰胺類的單體發生共聚反應之后,得到的共聚物可以顯著地提高驅油效果,提高耐高溫和高鹽的能力,從而適應高溫高鹽的油藏條件的要求。在聚合物的工業化生產中,聚丙烯酰胺與AMPS的共聚物,主要是在反應釜中反應,采用水溶液聚合的方式,整個聚合反應過程,不發生與外界的傳質和傳熱作用,可以說是在近似絕熱的狀況下完成反應的,因此稱之為絕熱聚合。
絕熱聚合工藝設備比較簡單,因此投資比較小,所以說比較適合規模大的工業化生產。但采用絕熱反應器合成的聚合物存在一定的缺陷,那就是相對分子質量偏低,由于丙烯酰胺( AM )及共聚單體的聚合反應是放熱反應,釋放出的熱量不能迅速地傳遞出去,從而引發聚合物的分子量的下降,甚至出現分子量暴聚。
本工藝采用低溫下引發和復合引發體系的方法,可以減緩反應速率,減少溫度變化對聚合的影響,從而得到高分子量的均勻的共聚物產品。我們選用過硫酸銨和亞硫酸氫鈉體系,作為氧化-還原反應的引發劑,用TMEDA、EDTA-2Na和尿素等作為助劑,采用水溶液絕熱反應,從而合成AM/AMPS的三元共聚物,并對共聚物的結構和主要性能進行了考察。實驗結果表明,降低引發溫度和減少引發劑用量,有利于聚合物分子鏈的增長,合成的聚合物的相對分子質量可以達到2500萬,該共聚物的溶解性非常的好,在95℃下,我們采用新鮮污水與其配制的溶液,經過60天的黏度測試,保留率仍然高達84.2%,模擬油藏條件下驅油效果的評價,可提高原油采收率達17%。因此,該工藝合成的共聚物表現出良好的黏彈性,有望應用于高溫、高鹽油藏。