提輸鹵管道用減阻劑的合成、表征及其性能.pdf

1、鹵水既是我國(guó)沿海地帶的優(yōu)勢(shì)資源也是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的急速推進(jìn)，鹵水相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展使得淺層鹵水資源正趨于枯竭，人們?cè)絹?lái)越高度重視埋藏深度達(dá)數(shù)千米的深層鹵水開(kāi)采。深層鹵水埋藏深、總?cè)芙庑怨腆w高、微量組分豐富，是一種非常寶貴的液體礦產(chǎn)資源，同煤炭和石油等資源一樣具有了極大地開(kāi)采利用價(jià)值。相對(duì)于淺層鹵水的開(kāi)采，深層鹵水開(kāi)采具有輸運(yùn)路程長(zhǎng)、輸運(yùn)壓力和阻力大與輸運(yùn)管道要求和維護(hù)費(fèi)用高等一系列難題。因此，

2、2012年國(guó)家的863計(jì)劃將“深層鹵水高效開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)”放入重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，如何降低深層鹵水在提、輸管道中的流動(dòng)阻力，減少提、輸能耗，成為深層地下鹵水能否經(jīng)濟(jì)、高效和可持續(xù)開(kāi)采的重大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
　　目前已知聚丙烯酰胺(PAM)在清水管道中具有優(yōu)異的減阻性能，但深層鹵水溫度高、礦化度大，其在提輸鹵管道中的減阻性能大幅度降低。因此，PAM較差的耐溫耐鹽性很難作為鹵水管道減阻劑直接應(yīng)用，必須對(duì)其進(jìn)行改性來(lái)提高耐溫耐鹽性，進(jìn)而充分發(fā)揮自

3、身優(yōu)異的減阻性能。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)分子中的磺酸基團(tuán)水化能力非常優(yōu)越，在鹽溶液中抵御了強(qiáng)電解質(zhì)的進(jìn)攻，即表現(xiàn)出優(yōu)良的耐鹽性能;其龐大側(cè)基可以增強(qiáng)聚合物在流體中的熱穩(wěn)定性，即提升了聚合物的整體耐溫性，故優(yōu)選AMPS對(duì)PAM進(jìn)行共聚改性。
　　但是，隨著鹵水資源的急需、輸運(yùn)壓力的增大和鹵水的礦化度的增加，迫使PAM類(lèi)減阻劑的改性顯得尤為重要。本研究在選用AMPS的同時(shí)還引進(jìn)順丁烯二酸酐(MA)分子或苯乙烯(ST

4、)分子，利用它們側(cè)鏈的剛性化和側(cè)基上的功能基團(tuán)，使聚合物主鏈在提輸鹵管道中的運(yùn)動(dòng)性降低，進(jìn)而提高了它的減阻性能。
　　本實(shí)驗(yàn)研究了以AM、AMPS、MA或ST為聚合單體，采用氧化還原引發(fā)體系和水溶液聚合法，成功合成了聚合物P(AM/AMPS/MA)和P(AM/AMPS/ST)減阻劑。經(jīng)多次試驗(yàn)探究了正規(guī)化實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)體系，找出了最佳合成條件，合成并提純獲得了新型高分子量的減阻劑產(chǎn)品。利用紅外光譜、核磁共振氫譜、熱失

5、重和多角度激光光散射儀等分析儀器對(duì)新合成的聚合物減阻劑進(jìn)行了表征，并在輸送模擬鹵水的管道中評(píng)價(jià)了它的減阻性能。
　　研究結(jié)果表明，聚合物P(AM/AMPS/MA)減阻劑的最佳合成條件:反應(yīng)溫度為30℃，引發(fā)劑加量為0.02％，單體質(zhì)量配比為4∶1∶1，三單體總質(zhì)量濃度為30％;聚合物P(AM/AMPS/ST)減阻劑的最佳合成條件:反應(yīng)溫度為25℃，引發(fā)劑加量為0.02％，單體質(zhì)量配比為12∶3∶1，三單體總質(zhì)量濃度為30％;在模擬

6、鹵水的溫度為20℃、流量為960L/h、含鹽量為150g/L、減阻劑用量為20mg/L的條件下，聚合物P(AM/AMPS/MA)減阻劑的減阻率可達(dá)到44.8％，聚合物P(AM/AMPS/ST)減阻劑的減阻率可達(dá)到40.3％。
　　本次實(shí)驗(yàn)合成的兩種新型水溶性減阻劑對(duì)各礦化度的模擬鹵水均有較好的適用性，合成價(jià)格低廉、合成方法簡(jiǎn)便易行，耐溫耐鹽性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有提輸鹵管道減阻劑。聚合物P(AM/AMPS/MA)和P(AM/AMPS/ST