提輸鹵管道用減阻劑的合成、表征及其性能.pdf

1、鹵水既是我國沿海地帶的優(yōu)勢資源也是推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源。近年來，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，人們越來越高度重視埋藏深度達(dá)數(shù)千米的深層鹵水開采。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采利用價(jià)值。相對于淺層鹵水的開采，深層鹵水開采具有輸運(yùn)路程長、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年國家的863計(jì)劃將“深層鹵水高效開采關(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，必須對其進(jìn)行改性來提高耐溫耐鹽性，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