应用笔记 - 磁共振

新型聚酰胺聚合物的热稳定性评估

“对于在CaCl2-NaCl溶剂中制备的样品,除AN132-VHM外的所有聚合物在90天老化后都会出现粘度降低,这是因为阳离子具有很强的电荷筛选能力,并会与聚合物上的负位结合。”

“对于在CaCl2-NaCl溶剂中制备的样品,除AN132-VHM外的所有聚合物在90天老化后都会出现粘度降低,这是因为阳离子具有很强的电荷筛选能力,并会与聚合物上的负位结合。”

在未来50年内,原油供应可能不足以满足世界日益增长的能源需求。对石油的需求仍在不断上升,而寻找新油田的挑战却越来越艰巨。

延长现有石油供应服务时间的方法之一是提高石油采收率。这一比例通常很低,介于20-40%之间,而天然气田的采收率则已达到90%。

因此,采收率提升(EOR)技术正变得越来越重要,并已在全球油田得到广泛应用1。这一战略将为开发替代能源与技术提供更多的时间,从而填补因石油储量耗尽而产生的能源缺口。

幸运的是,很多EOR战略都展现出了石油产量的持续增长2。由于海洋能为油田提供方便的供水,因而水驱法通常是首选方案。将水注入油层,让油层内保持使油流入生产井所需的压力梯度。由于水的流动速度比油快,所以会倾向于穿透油层3。因此,减少这一现象可以增加流向生产井的油量。在注入水中加入聚合物以提高其粘度,使水的流动减缓,迫使更多的石油流入生产井,从而提高石油采收率。

过去,石油工业使用合成的不水解聚丙烯酰胺基聚合物进行聚合物水驱。之所以选中它们,是由于其良好的化学稳定性,但它们在矿物表面的吸附程度很高,会导致相当大的聚合物损失。它们被部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物取代,由于HPAM上的一些酰胺基转化为羧酸基,因而具有更高的粘度4。由于带负电荷的岩石表面排斥带负电荷的羧 基,因而HPAM的吸附作用也较小。

然而,在高温和(或)高盐度的油层中,HPAM会被降解,导致粘度降低,从而会使石油采收率降低。因此,需要寻找新的抗热降解聚合物来优化聚合物水驱法以提高采收率。

最近,研究人员评估了四种新的聚合物在不同盐度下的热稳定性5。80℃下,磺化聚丙烯酰胺共聚物FLOCOMB C7035、AN132 VHM、SUPERPUSHER SAV55和热缔合物在CaCl2-NaCl或NaCl溶液中,分别在有或无抗氧化剂的情况下进行90天老化。

采用Bruker 500 NMR进行的傅里叶变换红外质谱(FTIR)和核磁共振(NMR)分析表明,无论是以NaCl还是CaCl2-NaC作为溶剂,不含抗氧化剂的聚合物样品的粘度都会显著降低。热缔合物立即开始降解,而其它聚合物的粘度则至少能保持7天。

当存在抗氧剂时,在NaCl介质中制备的所有聚合物样品的粘度都随着老化而增加。同样,在CaCl2-NaC中制备的AN132 VHM在90天老化后也显示出粘度的增加。相比之下,尽管存在抗氧化剂,其它聚合物在CaCl2-NaC中的粘度仍会降低。

参考文献:

  1. Udy J, et al. Processes 2017, 5, 34; doi:10.3390/pr5030034
  2. Oil and Gas Authority 2017. Available at https://www.ogauthority.co.uk/media/4283/polymer-eor-industry-starter-pack-ver3.pdf
  3. Sheng JJ, et al J Can Pet Technol 2015;54:116–126.
  4. Hashmet MR, et al. J Dispers Sci Technol 2013;35:510–517.
  5. Akbari S, et al. Polymers 2017;9:480‑494.

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