一种提高聚丙烯酰胺热稳定性的新型添加剂

吕晓华，刘 正，刘彦彬

（河南正佳能源环保股份有限公司，河南新郑 451100）

聚合物驱油机理是通过注入聚合物增加溶液黏度，改善流度比，扩大波及体积，达到提高采收率的目的[1]。高温条件聚合物不稳定因素主要来自热分解、热水解以及氧化降解作用，产生的影响包括侧基变性、脱除、高分子主链断裂等。聚合物热氧降解机理是自由基反应。聚合物溶液中的O2裂解成O·，化学键断裂，O·会使HPAM 分子断裂，相对分子质量降低，在较短的时间内使HPAM 溶液黏度大幅下降，驱油效果变差[2]。新型添加剂ZJ-WDJ，能够有效解决高温油藏聚合物溶液黏度损失，成本上升，驱油效率降低的技术难题。

1 研发热稳定性添加剂ZJ-WDJ

研发的热氧稳定性添加剂ZJ-WDJ 是采用工业级CH4N2S 与工业级Vc 按照4:1 质量比充分混配而成（4% CH4N2S+1% Vc）。聚合物与新型添加剂ZJ-WDJ按照19:1 的质量比充分混配，ZJ-WDJ 能有效提高聚合物长期热稳定性。

1.1 新型添加剂ZJ-WDJ 提高聚合物热稳定性效果

1.1.1 聚合物热稳定性评价方法 聚合物长期热稳定性评价方法依据行业标准SY/T5862-2008、企业标准Q/HNZJ001-2019。采用目标区块模拟盐水配制聚合物溶液，经过抽空除氧，控制氧含量＜0.5 mg/L，用三通转到安瓿瓶中烧封瓶口，放入恒温烘箱老化，间隔一定时间取出安瓿瓶，测量不同老化时间HPAM 溶液的黏度[3]。

1.1.2 新型添加剂ZJ-WDJ 提高聚合物ZJ-WP 热稳定性效果 实验考察聚合物ZJ-WP（河南正佳能源环保股份有限公司生产）中分别加入新型添加剂ZJ-WDJ（4% CH4N2S+1% Vc）、5% CH4N2S 和零添加剂三种情况老化180 d 黏度保留率。评价结果表明（见表1），聚合物ZJ-WP 中加入5% CH4N2S 和零添加剂，90 ℃、100 ℃老化180 d 黏度保留率最高仅68%，加入新型添加剂ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率均大于90%。

1.1.3 新型添加剂ZJ-WDJ 提高不同聚合物热稳定性效果 实验考察8 种聚合物在95 ℃高温加入、不加添加剂ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率。评价表明（见表2），8 种聚合物不加ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率最高54%；加入ZJ-WDJ 老化180 d 黏度保留率均大于80%。说明添加剂ZJ-WDJ 提高聚合物长期稳定性效果明显。

1.2 小试及逐级放大混配样品热稳定性评价

实验考察聚合物ZJ-WP 与添加剂ZJ-WDJ 小试及逐级放大混配样品的热稳定性（放大混配装置见图1）。实验最小混配样品配方：（0.95 g ZJ-WP+0.05 g ZJWDJ），最大混配样品配方：（950 kg ZJ-WP+50 kg ZJWDJ）。

评价结果表明（见表3），相同条件下小试及逐级放大混配样品老化黏度一致。95 ℃老化180 d 长期稳定性黏度保留率大于96.7%。说明小试及逐级放大混配样品复现性较好，新型添加剂ZJ-WDJ 具有好的提高聚合物热稳定性效果。

表1 聚合物ZJ-WP 长期稳定性评价

表2 95 ℃不同聚合物长期稳定性评价

表3 95 ℃小试及放大混配样品长期稳定性评价

图1 聚合物与添加剂混配放大实验装置示意图

2 结论及认识

高温条件聚合物热氧降解的机理是自由基反应。热稳定性添加剂ZJ-WDJ 能够有效抑制自由基降解，阻止自由基攻击HPAM 分子主链。8 种不同聚合物与添加剂ZJ-WDJ 按照19:1 的质量比充分混配，在温度≤100 ℃老化180 d 黏度保留率均达到90%以上，ZJ-WDJ 能够有效提高聚合物在不同油藏条件下的长期热稳定性。适于在高温油藏推广应用。