當水解後形成HPAM,其中含有大量的羧鈉基 (COONa),羧鈉基進而解離出Na+使分子變成帶負 電的陰離子,陰離子間相互排斥更使分子展開,而進 入大分子鏈中空穴的小分子的取向也會(hui) 調整,其正 電荷端會(hui) 與(yu) 大分子表麵相吸引,形成一溶劑化層。 這也是聚丙烯酰胺増粘的根本所在。但是在非極性 的有機溶劑中,符合/相似相溶”原理,其溶解度就很 低,這些有機溶劑就是非良性溶劑,這正是聚丙烯酰胺降低水的流度比降低油的流度大得多的原因所在。
由於價格和性能方麵的原因,在注聚合物水驅 或複合驅提高原油采收率過程中,95%以上的油田 礦場實驗采用了聚丙烯酰胺(PAM)及其離子形式:
水解聚丙烯酰胺(HPAM)。
聚丙烯酰胺是一種聚電解質,它的鏈中帶有極 性較強的酰胺基團,使之與水和電解質的鹽水溶液 親和性質很強,易溶於水和鹽水中,當然這種基團間 排斥力較強,分子鏈在溶液中呈現比較舒展的狀態。
因此它們可數量級地提高注入水的粘度,降 低水/油流度比,起到平衡油藏固有的非均質性、擴 大驅掃效率與波及麵積,提高原油采收率。由於它 會隨著其溶劑一道進入最易進入大的孔喉,這些區 域又是注水開采中油洗得最為徹底,最容易發生水 竄、水鎖導致水驅效果變差的重要部位。當高分子 量的聚合物進來後會發生在礦物、岩石表麵的吸附, 在孔喉變小處發生機械捕集和水動力捕集,利用這 一點可以堵水調剖。吸附滯留的廣泛發生一方麵對 提高驅替液的驅掃效率起到了積極作用,另一方麵 聚合物自身也受到消耗,導致在傳播過程中逐漸失 效,可見對聚合物在礦物岩石表麵及孔隙介質中的 吸附滯留的研究非常關鍵。
聚丙烯酰胺在礦物上的吸附主要受到聚合物自身、礦物的特性和共處的介質環境等3大方麵因素 影響。聚丙烯酰胺自身包括自身結構、分子量、水解 度、濃度等。礦物特性包括礦物種類、表麵特性、表 麵電荷、結構構造、潤濕性等。共處的介質環境包括 環境溫度、壓力、以及液相中是否有電解質、電解質 的類型、離子強度等。大量的文獻資料表明,人們對 聚丙烯酰胺自身性質和介質環境對吸附損耗影響的研究較多,對於聚合物在二氧化矽和金屬氧化 物等固體材料上的吸附也作過研究,對聚合物 在岩心中和在儲層砂或某些油砂上的表觀綜合損耗 也有研究但是對聚丙烯酰胺在多種儲層礦物上 的吸附損耗即到底在哪些礦物上吸附多、在哪些礦物上吸附少以及礦物之間對聚丙烯酰胺有何影響的 協同效應研究較少。因此,很有必要對礦物種類 對聚丙烯酰胺吸附的影響進行係統研究。
這些研究結果可從礦物的化學組成、所含離子 種類、釋放出陽離子的難易程度因素來得以解釋。 石膏在溶液中較容易釋放出Ca2+,對聚丙烯酰胺的的礦物中最大。由於蒙脫石中含有較多的二價離 子,其晶層又容易膨脹,對聚合物有較大的吸引力,聚 合物分子可進入晶層間,因此其吸附量也較大。對其 它粘土礦物如高嶺石雖然隻含有少量的二價陽離子,但是其比表麵大,使其吸附能力較大。而黑雲母、白 雲母等比表麵較小,其吸附主要靠二價陽離子的吸引力。對於方解石、白雲石,因其中含有Ca2+或Mg2+, 也對聚合物產生較強的吸附作用。白雲石相對容易 析出陽離子,其吸附量也略大於方解石的。而石英及 斜長石等鋁、矽酸鹽礦物,因其中可以溶出的二價離子較少,比表麵又小,因此吸附能力最弱。
