基本信息
- 项目名称：
- 新型采油化学助剂的合成与性能评价--乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺共聚物的合成与评价
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 新型采油化学助剂是指用丙烯酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮进行共聚反应得到的聚合物。由于乙烯基吡咯烷酮类良好的配伍性，无论是自聚还是与其他化合物进行共聚，设计得到的一系列的化学采油助剂均能满足作为驱油剂高分子化合物的需要。该类聚合物的开发，可助于改善现用驱油助剂部分水解聚丙烯酰胺在抗温、抗盐、抗剪切性和抗氧化性的不足，在油田上应用前景良好。
- 详细介绍：
- 目前我国油田大部分已经进入三次采油阶段,而化学驱油技术作为三次采油阶段中的最重要的组成部分，发挥了极其重要的作用。迄今而言，化学驱油剂主要用的是部分水解的聚丙烯酰胺（HPAM），HPAM较易合成、分子量可控、价格便宜、具有高的水溶液增黏性，可降低原油注水开发时水的流动度和渗透率，扩大注水开发的波及效率，但其耐盐性、耐温性、抗剪切性能和抗氧化性能都不尽人意。特别在高温高矿化度等比较苛刻的条件下，大多数水溶性聚合物要么沉淀，要么黏度损失或者两者兼而有之。只有硬葡聚糖和聚乙烯基吡咯烷酮在此条件下黏度损失最小。聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）是一种水溶性酰胺类高分子聚合物，是由N-乙烯吡咯烷酮聚合而成。因此，在此基础上开发设计的一系列的乙烯基吡咯烷酮基驱油剂，可以改善部分水解聚丙烯酰胺作为驱油剂的缺陷。整个实验对N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的共聚反应进行了研究，合成了N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺(NVP-AM)二元共聚物，考察了其相应的性质：相对分子质量、抗盐性能、抗老化性能、黏度以及进行聚乙烯基吡咯烷酮基化学驱油助剂的设计。
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撰写目的和基本思路
- 化学驱油技术在三次采油阶段中发挥了极其重要的作用。乙烯基吡咯烷酮类聚合物是一种性能优异的非离子型水溶性高分子，可作为三次采油的采油助剂。 对N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的共聚反应进行了研究，合成了N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺(NVP-AM)二元共聚物，考察了其相应的性质：相对分子质量、抗盐性能、抗老化性能、黏度以及进行聚乙烯基吡咯烷酮基化学驱油助剂的设计。
科学性、先进性及独特之处
- 1) 首次提出聚乙烯基吡咯烷酮基化学驱油助剂； 2) 将化学驱油剂结构设计与油藏特点、岩心结构及其微观化学环境关联，以便从理论上指导化学驱油剂的设计与复配； 3) 尝试揭示聚乙烯基吡咯烷酮基化学驱油助剂与油藏岩层的相互作用及其储层伤害模式、在油藏岩层孔隙内的扩散、吸附及其化学作用特点； 4) 尝试建立聚乙烯基吡咯烷酮基化学驱油助剂驱油理论模型。
应用价值和现实意义
- 1. 由于乙烯基吡咯烷酮类聚合物良好的耐盐性、耐温性、抗剪切性能和抗氧化性能，其作为三次采油用的助剂的潜力巨大。 2. 由于其良好的配伍性，将聚乙烯基吡咯烷酮与其他聚合物相交联，以组成驱油效果更为出色的复合驱体系。 3. 该种驱油剂的应用，能弥补现如今使用的部分水解的聚丙烯酰胺在其耐盐性、耐温性、抗剪切性能和抗氧化性上的不足。因此，在工业上被应用的潜力巨大
学术论文摘要
- 聚乙烯基吡咯烷酮是一种性能优异的非离子型水溶性高分子精细化学品，可作为三次采油的胶凝剂，提高油田的采油率。本文主要研究了N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）与丙烯酰胺(AM)的共聚反应，分别考察了温度、单体浓度、单体配比、引发剂浓度对共聚反应的影响，得出了较优化的工艺条件，并对NVP-AM二元共聚物的抗温和抗盐性能进行了初步测试和分析。结果表明，NVP-AM二元共聚物的抗温和抗盐性能良好，复合驱油剂体系的阻力系数远远高于单注体系，两者之间存在叠合效应，可以更有效地提高波及体积能力，并防止聚合物溶液沿着高渗透通道窜流、损失，对提高采收率有很好的促进作用。可作为新型油田化学剂加以研究推广。
获奖情况
- 1、本文系国家大学生创新性实验计划项目“新型采油化学助剂聚乙烯基吡咯烷酮类的研制”成果 2、本论文在青岛市经济技术开发区第三届科技节上获得一等奖 3、本论文获得第十一届挑战杯山东省特等奖 4、本论文发表于《化工时刊》2009年第6期
鉴定结果
- 无
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 1. 国外研究现状 PVP是20世纪30年代由Dr W Reppe在德国开发。在美国，PVP于50年代由GAF公司工业化。现在，PVP应用很广泛，PVP可做发型保持剂，有优良的成膜性能和保湿性能。PVP可以用作发泡聚苯乙烯助剂，悬浮聚合用的胶凝剂、稳定剂、纤维处理剂、纸加工助剂、胶黏剂和增稠剂等。同时PVP也是三大药用新辅料之一。 目前全世界PVP系列产品产量(折纯PVP计)约7万吨，主要消费市场在美国和欧盟，约各占世界消费总量的40%，主要生产者为德国BASF公司和美国GAF公司，他们均采用Reppe法化学合成路线进行生产，生产能力分别为2万吨和1.5 万吨。世界上最早的PVP产装置是由德国BASF公司建于二次世界大战期间，当时主要用于血浆的代用品。其后的生产量和市场消耗量一直很小。到六十年代未七十年代初，美国GAF公司先发现PVP优异的保湿性，并将其应用于发胶、摩丝的生产后，便获得了迅速发展。到七十年代末，日本的消费量为500吨/年，到目前己达3000吨/年；1981年美国市场约为1000吨/年，近来已超过30000吨/年；1983年西欧市场销售量为800吨/年，近来己达30000吨。在日本最大销售对象是制药工业，占50%左右，日用化妆品占20%，其它包括洗涤剂、印染、电子、粘结剂等占30%；在西欧和美国最大的市场是化妆品，占70%。近年来，由于PVP及NVP应用领域的不断扩大，国际PVP市场以每年8%的速度增长。 2． 国内研究现状 我国PVP的生产和应用起步较晚，产品生产开发和应用研究较活跃，发展速度较快。我国PVP的应用研究在医药、食品等方面较多，而在日用化学品方面较少。目前生产装置规模小、生产成本高，难以与国外大公司竞争。NVP能与其他单体（乙酸乙烯酯、乙烯、丙烯腈、异丁烯酸酯、丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺等）共聚而得到二元或多元共聚物。由于单体不同，聚合产物中带有不同的官能团，所以这些共聚物往往有着独特的性能，从而拓宽了NVP的应用领域。 无论是NVP的自聚，还是NVP与其他化合物的共聚，实验所采取的工艺条件类似，不同聚合物有着不同的化学结构和官能团，聚合物也体现出不同的物化性质。由于有关乙烯基吡咯烷酮类聚合物的生产工艺以及其抗温抗盐性质的文献极少，所以乙烯基吡咯烷酮类聚合物在油田驱油方面的应用有待进一步研究。
