哪位大蝦能幫我一個小忙,給我一篇關于 "聚合物" 的文章,要英文版的我的郵箱地址是 .謝謝.

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三次采油用抗溫抗鹽聚合物分析王玉普! 羅健輝" 卜若穎" 王平美" 白鳳鸞" 劉玉章"（! 石油大學，北京!#""$%；" 中國石油勘探開發研究院采油工程研究所，北京!###&’）摘要對聚丙烯酰胺不能適應油田三次采油耐溫耐鹽要求的原因和目前國內外三次采油用抗溫抗鹽聚合物進行了分析，將國內外正在研制的三次采油用抗溫抗鹽聚合物分為五大類，并對不同結構聚合物的抗溫抗鹽作業機理進行了分析，指出當前研制抗溫抗鹽聚合物存在的問題，認為兩性聚合物、疏水締合聚合物、耐溫耐鹽單體共聚物、多元組合共聚物在目前情況下，還不適合用于油田三次采油，提出了提高油田三次采油用聚合物抗溫抗鹽能力的途徑和抗溫抗鹽聚合物驅油劑的研究發展方向。關鍵詞驅油用聚合物，梳形聚合物，抗鹽聚合物，新型聚合物，丙烯酰胺類聚合物，耐溫耐鹽聚合物中圖分類號() ’*+ , $-；() ’%；(。 ’!+ 文獻標識碼/ 文章編號!### 0 --!’（"##’）#’ 0 #"+! 0 #$三次采油技術已成為中國提高原油采收率的主要措施之一，三次采油用聚合物目前主要是聚丙烯酰胺。然而，聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性能較差，不僅不適用于高溫高鹽油藏，就是在低溫高鹽油藏條件下，也因其增稠能力下降，而使三次采油基本無經濟效益。因而，抗溫抗鹽聚合物的研制成為國內外水溶性聚合物研制的熱門課題。根據文獻調研，可以將國內外三次采油用抗溫抗鹽聚合物的研制方向分為* 類，即兩性聚合物的研制、耐溫耐鹽單體共聚物的研制、疏水締合聚合物的研制、多元組合共聚物的研制、梳形聚合物的研制。通過分析研究這些聚合物的抗溫抗鹽機理，認為梳形聚合物最具有應用前途，正在成為油田三次采油用新一代的驅油劑。! 聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性能差的原因分析在淡水中，由于聚丙烯酰胺分子內羧鈉基的電性相互排斥作用，使聚丙烯酰胺分子呈伸展狀態，增黏能力很強。在鹽水中，由于聚丙烯酰胺分子內羧鈉基的電性被屏蔽，聚丙烯酰胺分子呈卷曲狀態。水解度（羧鈉基含量越高）越大，聚丙烯酰胺在鹽水中分子卷曲越嚴重，增黏能力越差。當聚丙烯酰胺水解度!$#1時，盡管聚丙烯酰胺分子卷曲非常嚴重，增黏能力大大下降，但不會出現沉淀現象。在硬水（23" 4 、56" 4 含量較高時）中，當聚丙烯酰胺水解度!$#1時，聚丙烯酰胺分子與鈣、鎂等多價離子結合，發生絮凝沉淀［!，"］。由于三次采油周期很長，聚合物的穩定性非常重要。所以，油田三次采油用聚合物必須保證在油田地層條件下，三個月以上聚合物分子內的水解度"$#1，這樣的聚合物在油田應用中才具有耐溫耐鹽特性。然而，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基在酸性、堿性條件下的水解反應非常迅速，在中性條件下的水解速率也隨著溫度升高而迅速加快，造成聚丙烯酰胺不具備耐溫抗鹽的特性。" 兩性聚合物兩性聚合物是在聚合物分子鏈上同時引入陽離子和陰離子基團。在淡水中，由于聚合物分子內的陰、陽離子基團相互吸引，致使聚合物分子發生卷曲。在鹽水中，由于鹽水對聚合物分子內的陰、陽離子基團相互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比在淡水中更舒展，宏觀上表現為聚合物在鹽水中的黏度升高或黏度下降幅度小［’，""］。根據這一研制思想，兩性聚合物滿足大分子凈電荷為零或分子鏈上正負電荷基團數目相等時，可使聚合物在不同礦化度鹽水中的分子舒展狀況變化不大，因而黏度的變化也較小，表現出抗鹽的性能。但由于發生分子內陰、陽離子基團的內鹽結構，溶解性能較差，而且油田三次采油用聚合物要求增黏能力很強，只有丙烯酰胺單體參與共聚，才收稿日期"##" 0 #+ 0 !-；修改稿日期"##" 0 !! 0 ""。基金項目國家重點基礎研究“大幅度提高石油采收率的基礎研究”專項資助（78, 9!%%#""*##）。第一作者簡介王玉普（!%*-—），男，教授級高級工程師，在讀博士。電話#$*% 0 *%&’!*%； 聯系人羅健輝， 電話#!# 0-"#%&"+&。"##’ 年第"" 卷第’ 期· "+! ·化工進展2:)5;2/?(@A /7= )79;7))@;79 B@C9@)??能經濟地達此目的。含丙烯酰胺的兩性聚合物溶液隨著老化時間延長，陰離子度（水解度）不斷增大，分子鏈上正負電荷基團數目出現不相等，分子鏈的卷曲程度隨礦化度增大而增大，溶液黏度大大下降，抗鹽性能逐步消失。更值得重視的是，兩性聚合物的陽離子基團會造成聚合物在地層中的吸附量大幅度增大，聚合物大量吸附在近井地帶，嚴重影響三次采油效率，增大三次采油成本。可見，兩性聚合物的抗溫抗鹽應用是有條件的，并不適用于油田三次采油領域。! 耐溫耐鹽單體共聚物耐溫耐鹽單體共聚物的研制主導思想是研制與鈣、鎂離子不產生沉淀反應、在高溫下水解緩慢或不發生水解反應的單體，如" # 丙烯酰胺基# " #甲基丙磺酸鈉（$% # &’()）、! # 乙烯吡咯烷酮（! # *(）、! # 丙烯酰胺基# ! # 甲基丁酸鈉、（$% # &’+）、（ ! # 乙烯酰胺）（ ! # *&’）等，將一種或多種耐溫耐鹽單體與丙烯酰胺共聚，得到的聚合物在高溫高鹽條件下的水解將受到限制，不會出現與鈣、鎂離子反應發生沉淀的現象，從而達到耐溫耐鹽的目的［,，- 。 /］。研究表明當聚丙烯酰胺的水解度小于-01時，聚丙烯酰胺在鹽水中的黏度隨水解度的升高而增大，溶液中的聚丙烯酰胺遇鈣、鎂離子不會產生沉淀；當聚丙烯酰胺的水解度大于-01時，聚丙烯酰胺在鹽水中的黏度隨水解度的升高而降低，溶液中的聚丙烯酰胺與鈣、鎂離子發生沉淀。根據這一原理，解決聚合物的抗溫抗鹽問題，要求耐溫耐鹽單體占聚合物含量"01 。 201（根據溫度的不同而定）。這類聚合物能夠真正做到長期抗溫抗鹽。但按現有的生產條件（合成原料、合成方法、生產工藝）得到的耐溫耐鹽單體成本太高，聚合活性遠低于丙烯酰胺，聚合得到的共聚物分子量低、成本高，只能少量用于特定場合，大規模用于油田三次采油在經濟上難以承受，還必須進行大量的攻關研究，降低耐溫耐鹽單體的生產成本，提高單體的聚合活性。- 疏水締合聚合物疏水締合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的水溶性聚合物，其溶液特性與一般聚合物溶液大相徑庭。在水溶液中，此類聚合物的疏水基團由于疏水作用而發生聚集，使大分子鏈產生分子內和分子間締合。在稀溶液中大分子主要以分子內締合的形式存在，使大分子鏈發生卷曲，流體力學體積減小，特性黏數（!）降低。當聚合物濃度高于某一臨界濃度（臨界締合濃度"）后，大分子鏈通過疏水締合作用聚集，形成以分子間締合為主的超分子結構———動態物理交聯網絡，流體力學體積增大，溶液黏度大幅度升高。小分子電解質的加入和升高溫度均可增加溶劑的極性，使疏水締合作用增強。在高剪切作用下，疏水締合形成的動態物理交聯網絡被破壞，溶液黏度下降，剪切作用降低或消除后大分子鏈間的物理交聯重新形成，黏度又將恢復，不發生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆機械降解。疏水單體主要有油溶單體、兩親性單體（同一單體中含疏水基團和親水基團），將疏水單體與丙烯酰胺共聚得到疏水締合聚合物［-，3 。 ,/，"!，"4，"3］。因此，采用少量疏水單體與丙烯酰胺共聚得到的疏水締合聚合物，可以出現經濟高效增稠鹽水的現象，這一特性使得疏水締合聚合物的研制成為熱點研究課題。然而，全面分析疏水締合聚合物水溶液的動態締合過程，可以發現疏水基團的疏水締合聚集，隨著溶液中聚合物分子的布朗運動和聚合物分子鏈節旋轉引起的分子構型變化，使同一分子鏈上的疏水基團參與到疏水締合聚集交聯網絡中，即產生分子內締合交聯網絡，造成大分子鏈發生卷曲，流體力學體積減小，特性黏數降低。疏水締合聚合物在攪拌溶解時，分子以擴散和舒展為主，表現出以分子間締合占主導的溶液性能；而從疏水締合聚合物在水溶液中發生分子內和分子間的締合從概率和分子的構象穩定的角度分析，分子內締合應高于分子間締合。因而，疏水締合聚合物的溶液穩定性能極差，隨著考查時間延長，聚合物溶液的黏度急劇下降，甚至出現締合相分離現象（即沉淀）。同樣的原理可以解釋疏水締合聚合物水溶性差，過濾因子高；產品以膠體形式出現，很難經濟地制成水溶性滿足油田三次采油要求的粉劑產品（干燥前加入大量表面活性劑可以改善疏水締合聚合物的溶解性，但對疏水締合性能影響大，且聚合物的生產成本增加）；升高溫度雖有利于提高疏水基團的疏水性，增強疏水締合性能，但也更加快了分子內締合的速率，溶液的長期穩定性更差，而且以丙烯酰胺為主的疏水締合聚合物，無法消除高溫下酰胺基水解成羧鈉基的反應，從機理上分析不具備長期抗溫抗鹽· "/" · 化工進展"00! 年第"" 卷的特性。另外，疏水單體單元沿聚合物分子主鏈的序列分布是影響其溶液黏度的重要參數。非均相共聚和均相共聚的產物是無規結構，也就是說疏水締合聚合物的產品質量是難以控制的（雖采用膠束聚合技術可以解決此問題，但生產成本將大大增高）；疏水締合聚合物的分子量小，彈性差，彈性驅油效果（與黏性驅油效果相當）大大下降，影響聚合物驅油的效果［!" # $%］；疏水締合聚合物的分子量小，在較高濃度時才發生締合效應，在較低濃度時不發生締合作用，此時的溶液比普通聚丙烯酰胺的黏度低得多。也就是說，疏水締合聚合物溶液不抗地層水的稀釋，而進行三次采油的地層恰恰是高含水地層；小分子電解質的加入可增加溶劑的極性，使疏水締合作用增強，這也將導致在高礦化度下，疏水締合聚合物加劇分子內的締合，礦化度的變化對疏水締合聚合物的影響很大，疏水締合聚合物不抗高鹽。根據以上分析，作者認為疏水締合聚合物還存在很多目前技術尚難以解決的問題，疏水締合聚合物的應用將受到很大限制，還不適用于油田三次采油領域。& 多元組合共聚物綜合考慮以上三類聚合物的特性，設計聚合物分子使其同時具有以上兩類或三類聚合物的特點［!，’，!%，$! # $&］，即將陽離子單體、陰離子單體、耐溫耐鹽單體、疏水單體、陽離子疏水單體分別進行組合共聚，這是目前國內外最熱門的研究課題。這類聚合物比上述單一的兩性聚合物、耐溫耐鹽單體共聚物、疏水締合聚合物具有優良而獨特的性能，應用領域得到進一步拓寬，但在耐溫耐鹽機理上仍不能克服兩性聚合物、耐溫耐鹽單體共聚物、疏水締合聚合物存在的問題，目前還不能達到油田三次采油用的要求。( 梳形聚合物梳形聚合物的研究只有十多年的歷史［$(］，研制的主要目標是想解決高分子表面活性劑由于分子量高、分子內及分子間易于相互纏結、不易在表)界面上排列、難以在表) 界面上吸附以及高分子表面活性劑分子量仍不高的問題［$( # *%］。這在油田三次采油用聚合物提高抗鹽能力的研究方面還沒有報道。梳形聚合物的研制思路是在高分子的側鏈同時帶親油基團和親水基團，由于親油基團和親水基團的相互排斥，使得分子內和分子間的卷曲、纏結減少，高分子鏈在水溶液中排列成梳子形狀。作者根據文獻調研分析和從事耐溫耐鹽聚合物研究的經驗，認為采用仿照生物聚合物的分子結構，設計合成抗鹽聚合物的結構有發展前途。也就是說，增大聚合物分子鏈的剛性和分子結構的規整性，使得聚合物分子鏈的卷曲困難，分子鏈旋轉的水力學半徑增大，增黏抗鹽能力得到巨大提高。這種提高聚合物抗鹽能力的原理，正好與梳形聚合物的研制思路有極類似之處。作者應用分子設計理論，通過合成具有類似梳形結構的高分子聚合物，解決油田三次采油用聚合物抗鹽能力差的問題，大幅度提高聚合物在鹽水中的增稠能力，而不是解決高分子表面活性劑所存在的問題。經過大量的試驗探索，作者已經合成出了類似梳形聚合物的粉劑樣品，經性能評價實驗表明，此聚合物在鹽水中的增稠能力比目前國內外超高分子量聚丙烯酰胺在鹽水中的增稠能力提高&%+以上，溶解性及過濾因子均達到油田三次采油用聚合物的要求，合成成本與聚丙烯酰胺相近，工業產品在北京恒聚油田化學劑有限公司生產，形成,% -。 ) / 的生產能力，產品代號為01234。該產品已通過國家科技部鑒定，認為達到了國際領先水平。該產品在大慶油田采油六廠、大慶油田采油五廠、勝利油田勝利采油廠和勝利油田孤島采油廠的聚合物驅；大慶油田采油四廠和新疆克拉瑪依油田的三元復合驅及華北油田蒙古林的深部調驅得到應用，取得比普通超高分子量聚丙烯酰胺降低聚合物用量*%+以上的效果，正在全面替代聚丙烯酰胺，成為油田三次采油新一代的驅油劑，部分產品已出口［$’，*%］。5 結語兩性聚合物、耐溫耐鹽單體共聚物、疏水締合聚合物、多元組合聚合物、梳形聚合物各具特色，可以在不同的應用領域發揮作用。但在油田三次采油用聚合物領域，耐溫耐鹽單體共聚物和梳形聚合物才具有應用可行性，從成本考慮，目前以梳形聚合物最具有應用前景，正在三次采油領域全面取代聚丙烯酰胺，成為新一代的驅油劑和深部調配劑，預計在油田鉆井液和水處理中的應用，也將會取得比超高分子量聚丙烯酰胺更好的效果。。

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