摘要：綜述了三次采油領(lǐng)域應(yīng)用的耐溫抗鹽型聚丙烯酰胺研究的較新進(jìn)展。

目前提高原油采收率已成為中國陸上石油工業(yè)持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)迫切的戰(zhàn)略任務(wù)。在提高采收率的三次采油（EOR）諸方法中，聚合物驅(qū)油技術(shù)占有重要地位。我國各大油田都已經(jīng)采用聚合物驅(qū)油技術(shù)，注入每噸聚合物平均可增加可采儲(chǔ)量167t，預(yù)計(jì)在2000年，中國利用聚合物驅(qū)油技術(shù)將增加原油產(chǎn)量1000萬t以上。三次采油中所用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺（PAM），根據(jù)調(diào)查分析預(yù)測(cè)，我國1998年P(guān)AM用于三次采油領(lǐng)域的消費(fèi)量為58kt，預(yù)計(jì)到2005年用于三次采油的PAM消費(fèi)量將達(dá)110kt，大慶油田、勝利油田、遼河油田都已大規(guī)模使用PAM進(jìn)行三次采油。

PAM在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)不少缺點(diǎn)：

① 經(jīng)濟(jì)性好、相對(duì)分子質(zhì)量高的聚合物溶解慢，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，且易發(fā)生剪切降解。

② 羧基對(duì)鹽較為敏感，尤其是存在高價(jià)金屬離子時(shí)易發(fā)生沉淀，在高礦化度地層常發(fā)生相分離；溫度大于70℃時(shí)酰胺基易水解，不適應(yīng)高溫地層。因此近年來，國內(nèi)外對(duì)PAM研究的熱點(diǎn)多集中在如何獲得較高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物產(chǎn)品，如何使較高相對(duì)分子質(zhì)量的PAM更易溶于水及耐溫抗鹽水溶性聚合物驅(qū)油劑的研究與開發(fā)。

1 耐溫、耐鹽PAM的合成

耐溫、耐鹽PAM的設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面入手。

1.1 引入大側(cè)基或剛性側(cè)基團(tuán)

引入大側(cè)基或剛性側(cè)基可使聚合物具有較高的熱穩(wěn)定性。這樣聚合物的水溶液，可在高溫下保持較高的粘度。即使老化過程中伴有分子鏈的斷裂，因剛性側(cè)基的位阻效應(yīng)，分子運(yùn)動(dòng)阻力大，聚合物溶液的表現(xiàn)粘度降低幅度較小?？商峁┐髠?cè)基或剛性側(cè)基的單體有苯乙烯磺酸、N-烷基馬來酰亞胺、丙烯酰胺基長鏈烷基磺酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸等。

1.2 引入耐鹽基團(tuán)

在分子中引入對(duì)鹽不敏感的磺酸基可使高分子的耐鹽性明顯提高。由于AMPS的特殊結(jié)構(gòu)和其分子中含有對(duì)鹽不敏感的SO₃^-基團(tuán)，所以用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺（AMPS-AM）共聚，所得共聚物都具有較好的耐溫抗鹽性，常志英等選用氧化/還原引發(fā)體系進(jìn)行了AMPS/AM的低溫共聚合反應(yīng)，得到了高分子量（10⁶-10⁷）和高線性規(guī)整性的AMPS/AM共聚物產(chǎn)品，經(jīng)測(cè)定表明，這種共聚物具有突出的增粘作用和對(duì)高溫高鹽作用的穩(wěn)定性，這方面已經(jīng)有工業(yè)應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)。梁兵等合成了丙烯酰胺（AM）/N，N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）共聚物，結(jié)果表明金屬陽離子對(duì)共聚物水溶液粘度的影響甚大，共聚單體AMPS引入的陰離子是造成共聚物鹽敏性的原因。在AMPS和DMAM共同影響下，共聚物獲得了良好的耐溫、抗老化性能。

1.3 引入耐水解基團(tuán)

采用耐水解的單體與AM等單體共聚可以獲得耐溫抗鹽性能優(yōu)良的水溶性聚合物。如由耐水解的N-烷基丙烯酰胺和耐鹽的AMPS單體的共聚物有很好的耐溫抗鹽能力，可適用于高礦化度的高溫地層。

1.4 引入可抵制酰胺基水解的基團(tuán)

通常分子鏈上酰胺基的水解是造成聚合物耐溫抗鹽性能降低的主要原因，引入可抵制酰胺基水解的單體可使聚合物的耐溫抗鹽性能提高。N-乙烯基-2-吡咯烷酮（NVP）可抵制酰胺基水解，采用NVP與AM共聚，當(dāng)NVP用量適當(dāng)時(shí)，可明顯抵制聚合物分子中酰胺基的水解。因此，AM與NVP共聚合成的多元共聚物具有明顯的耐鹽能力，由AM與NVP及耐鹽的單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）共聚合成的共聚物可達(dá)到更好的效果。

1.5 引入疏水基團(tuán)

在聚合物合成中，引入疏水基團(tuán)，通過疏水基團(tuán)的疏水締合作用是改善聚合物耐溫抗鹽性的有效途徑。

疏水締合水溶性聚合物是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團(tuán)的一類水溶性聚合物。由于其獨(dú)特的溶液性能，近來它們已經(jīng)成為增粘聚合物中重要的一族，其水溶液由于分子間疏水基團(tuán)締合而形成不穩(wěn)定的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出較好的增粘效應(yīng)。通過這種締合形成了非常大的分子結(jié)構(gòu)，大大提高了聚合物溶液的粘度。在剪切作用下，這種超分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)容易被破壞，因而溶液呈現(xiàn)典型的假塑性行為；但隨著剪切作用的降低或消除，大分子鏈間的物理交聯(lián)重新形成，其粘度又將恢復(fù)。在鹽溶液中，小分子電解質(zhì)的加入使疏水締合作用增強(qiáng)，溶液粘度增加，表現(xiàn)出明顯的抗鹽性能。

葉林等采用自由基共聚合反應(yīng)制備了水溶性丙烯酰胺（AM）/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉（NaAMPS）/2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化銨（DMDA）疏水兩性共聚物，經(jīng)測(cè)試表明，由于在同一聚合物中引入了疏水結(jié)構(gòu)及兩性離子結(jié)構(gòu)，這類疏水兩性聚合物表現(xiàn)出較好的耐溫抗鹽等性能。

李季等研究了丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及一種既含磺酸基又含疏水性長鏈烷基的兩親性表面活性單體的三元共聚物ZYS，經(jīng)測(cè)試該共聚物在溶液中具有較高的耐鹽性、短期和長期耐溫性、注入性（濾過性）及流過毛細(xì)管時(shí)的抗剪切性。