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摘要:针对聚丙烯酰胺耐温耐盐性能差,在高温卤水管道中减阻性能大幅降低的特点,以聚丙烯酰胺为主要原料,对其进行磺甲基化,引进耐温耐盐的磺甲基.以改性产物在卤水中的减阻率为考核指标,通过正交试验对合成条件进行了优化,得到了最佳合成条件.结果表明,将合成的SPAM按20 mg/kg的比例加入到温度20℃、氯化钠含量150 g/L的模拟卤水中,在Re为32 000的条件下,卤水管道的减阻率为40%,80℃时减阻率为27%,减阻效果明显好于聚丙烯酰胺.
摘要:以聚丙烯酰胺(PAM)为减阻剂,清水或卤水为流动介质,研究了PAM在清水及卤水管道中的减阻性能。结果表明,随着PAM浓度的增加,减阻率开始时显著增大,以后增加缓慢并趋于稳定值;随着雷诺数的增大减阻率逐渐增大,基本呈线性关系;温度对减阻率有较大影响,随着温度升高减阻率逐渐降低;含盐量对减阻率也有较大影响,随着含盐量增大减阻率明显降低;在温度和含盐量的双重影响下,减阻率下降更为明显。因此PAM是一种性能良好的清水管道减阻剂,但若将其用于深层地下卤水开采管道,必须对PAM进行改性,以增加其耐温和耐盐性能。
[硕士论文] 楚丹丹
化学工艺 山东大学 2015(学位年度)
摘要:卤水是一种应用十分广泛的地下资源,随着与卤水相关产业的不断发展壮大,对卤水的需求量逐渐增加。经过几十年的开采,浅层地下卤水储量呈明显下降趋势,所以深层地下卤水的开采利用受到重视。与浅层地下卤水的开采相比,深层地下卤水的开采存在投资大、输送费用高等问题,其中开采过程的能耗成本占整个过程费用的很大一部分。因此,卤水采输过程最重要的问题是输送过程的减阻降耗,即寻找添加到卤水中能够显著降低采输过程能耗的减阻剂。
  聚丙烯酰胺(PAM)是最常用的水溶性减阻剂,在纯水中具有很好的减阻效果。但是深层地下卤水具有高温高盐的特点,而聚丙烯酰胺分子对盐很敏感,当被加入到含盐的卤水中时,分子会发生卷曲,减阻效果下降,而且在高温下聚丙烯酰胺分子稳定性下降,减阻效果受到影响,所以常用的水溶性减阻剂聚丙烯酰胺的使用受到限制。要适用于卤水采输的减阻剂必须具有耐温耐盐的性能,最有效的方法就是合成改性聚丙烯酰胺聚合物,比如引入耐温耐盐基团或者合成疏水缔合型聚合物。
  本文合成两种类型的改性聚丙烯酰胺:一是引入带有磺酸根结构的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS);另一种是引入带有疏水基团的甲基丙烯酸十八酯(SMA)合成疏水缔合型聚合物。
  1、采用水溶液聚合的方法合成丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合物P(AM/AMPS)。引入AMPS的原因在于一方面AMPS具有很大的侧链,能够增强分子链的刚性,增大分子的空间位阻,使分子稳定性增强;另一方面AMPS分子链上的磺酸根具有很强的耐盐性,能提高聚合物的耐盐能力。采用正交实验来确定最佳合成条件,利用红外分析、核磁共振来确定聚合物的结构,并采用多角激光光散射仪测定聚合物分子量。
  2、在丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合物上引入含疏水基团的甲基丙烯酸十八酯(SMA),疏水基团的引入不仅能形成分子内和分子间缔合,形成网状结构,增加分子的稳定性,而且SMA的大侧链增强了分子链的刚性,使聚合物具有很好的耐温耐盐性能,采用核磁共振确定聚合物的结构。
  分别测定聚合物P(AM/AMPS)和P(AM/AMPS/SMA)在不同含盐量卤水中的减阻率以及减阻率随温度的变化趋势,并将合成聚合物的减阻效果与聚丙烯酰胺(PAM)的减阻效果进行比较。实验结果表明:
  1、减阻剂减阻率随温度的升高、含盐量的增加而降低。在80℃、含盐量为150g/L、减阻剂浓度为20ppm条件下,P(AM/AMPS)的减阻率为31.75%,而PAM相同条件下减阻率为12.90%,说明P(AM/AMPS)在高温卤水中的减阻效果优于PAM,也就是说合成聚合物具有良好的耐温耐盐性能。
  2、引入疏水基团的聚合物P(AM/AMPS/SMA)减阻效果增强,在80℃、含盐量为150g/L、减阻剂浓度为20ppm条件下,P(AM/AMPS/SMA)减阻率为36.51%,大于相同条件下P(AM/AMPS)减阻率,说明疏水基团的引入使减阻剂的耐温耐盐能力得到进一步提高。
  由聚合物减阻机理可知,减阻剂减阻率和其粘度之间存在一定的关系。分别对聚合物溶液粘度进行测定,得出减阻率和运动粘度具有相同的变化规律的结论,从而由聚合物已知的粘度关系,可以得出减阻率之间的关系。
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