一種提高聚丙烯酰胺熱穩(wěn)定性的新型添加劑

呂曉華，劉 正，劉彥彬

（河南正佳能源環(huán)保股份有限公司，河南新鄭 451100）

聚合物驅油機理是通過注入聚合物增加溶液黏度，改善流度比，擴大波及體積，達到提高采收率的目的[1]。高溫條件聚合物不穩(wěn)定因素主要來自熱分解、熱水解以及氧化降解作用，產(chǎn)生的影響包括側基變性、脫除、高分子主鏈斷裂等。聚合物熱氧降解機理是自由基反應。聚合物溶液中的O2裂解成O·，化學鍵斷裂，O·會使HPAM 分子斷裂，相對分子質量降低，在較短的時間內使HPAM 溶液黏度大幅下降，驅油效果變差[2]。新型添加劑ZJ-WDJ，能夠有效解決高溫油藏聚合物溶液黏度損失，成本上升，驅油效率降低的技術難題。

1 研發(fā)熱穩(wěn)定性添加劑ZJ-WDJ

研發(fā)的熱氧穩(wěn)定性添加劑ZJ-WDJ 是采用工業(yè)級CH4N2S 與工業(yè)級Vc 按照4:1 質量比充分混配而成（4% CH4N2S+1% Vc）。聚合物與新型添加劑ZJ-WDJ按照19:1 的質量比充分混配，ZJ-WDJ 能有效提高聚合物長期熱穩(wěn)定性。

1.1 新型添加劑ZJ-WDJ 提高聚合物熱穩(wěn)定性效果

1.1.1 聚合物熱穩(wěn)定性評價方法 聚合物長期熱穩(wěn)定性評價方法依據(jù)行業(yè)標準SY/T5862-2008、企業(yè)標準Q/HNZJ001-2019。采用目標區(qū)塊模擬鹽水配制聚合物溶液，經(jīng)過抽空除氧，控制氧含量＜0.5 mg/L，用三通轉到安瓿瓶中燒封瓶口，放入恒溫烘箱老化，間隔一定時間取出安瓿瓶，測量不同老化時間HPAM 溶液的黏度[3]。

1.1.2 新型添加劑ZJ-WDJ 提高聚合物ZJ-WP 熱穩(wěn)定性效果 實驗考察聚合物ZJ-WP（河南正佳能源環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)）中分別加入新型添加劑ZJ-WDJ（4% CH4N2S+1% Vc）、5% CH4N2S 和零添加劑三種情況老化180 d 黏度保留率。評價結果表明（見表1），聚合物ZJ-WP 中加入5% CH4N2S 和零添加劑，90 ℃、100 ℃老化180 d 黏度保留率最高僅68%，加入新型添加劑ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率均大于90%。

1.1.3 新型添加劑ZJ-WDJ 提高不同聚合物熱穩(wěn)定性效果 實驗考察8 種聚合物在95 ℃高溫加入、不加添加劑ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率。評價表明（見表2），8 種聚合物不加ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率最高54%；加入ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率均大于80%。說明添加劑ZJ-WDJ 提高聚合物長期穩(wěn)定性效果明顯。

1.2 小試及逐級放大混配樣品熱穩(wěn)定性評價

實驗考察聚合物ZJ-WP 與添加劑ZJ-WDJ 小試及逐級放大混配樣品的熱穩(wěn)定性（放大混配裝置見圖1）。實驗最小混配樣品配方：（0.95 g ZJ-WP+0.05 g ZJWDJ），最大混配樣品配方：（950 kg ZJ-WP+50 kg ZJWDJ）。

評價結果表明（見表3），相同條件下小試及逐級放大混配樣品老化黏度一致。95 ℃老化180 d 長期穩(wěn)定性黏度保留率大于96.7%。說明小試及逐級放大混配樣品復現(xiàn)性較好，新型添加劑ZJ-WDJ 具有好的提高聚合物熱穩(wěn)定性效果。

表1 聚合物ZJ-WP 長期穩(wěn)定性評價

表2 95 ℃不同聚合物長期穩(wěn)定性評價

表3 95 ℃小試及放大混配樣品長期穩(wěn)定性評價

圖1 聚合物與添加劑混配放大實驗裝置示意圖

2 結論及認識

高溫條件聚合物熱氧降解的機理是自由基反應。熱穩(wěn)定性添加劑ZJ-WDJ 能夠有效抑制自由基降解，阻止自由基攻擊HPAM 分子主鏈。8 種不同聚合物與添加劑ZJ-WDJ 按照19:1 的質量比充分混配，在溫度≤100 ℃老化180 d 黏度保留率均達到90%以上，ZJ-WDJ 能夠有效提高聚合物在不同油藏條件下的長期熱穩(wěn)定性。適于在高溫油藏推廣應用。