抗温耐盐驱油用聚合物研究现状我国于60年代开始三次采油技术的研究，在80年代以后，三次采油技术得到了高速发展。我国油藏大部分是陆相湖盆沉积，地层条件错综复杂，油层非均质性严重，层系间和层内渗透率差异较大，有着适应聚合物驱油的广泛应用前景。根据我国提高石油采收率方法的筛选、潜力分析及发展战略研究，认为目前聚合物驱是可以大规模工业化应用的主要三次采油技术。由于聚合物驱在我国具有的巨大潜力，“三次采油新技术”连续列为“七五”以来国家重点科技攻关项目，特别是有关采油用剂的研究备受重视。聚合物驱工业化在我国已经取得了巨大的成功。我国先后在大庆、大港、胜利、河南和新疆等油田进行了聚合物驱的矿场试验以及工业化推广应用，尤其是在大庆油田，经过十年的矿场工业化扩大试验后，2002年聚合物驱油产量已占到其总产量的20%，已经成为保持稳产的主要措施之一。
常用的驱油聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）及其衍生物。HPAM亲水性强，易与水形成氢键，易溶于水，水化后具有较大的水动力学体积，起到增粘作用，由于引入了 ，分子链间发生电性排斥作用，使分子链伸展，可以获得更大的水动力学体积。但由于分子链为柔性链，在水溶液中表现为无规线团构象，在高温、高矿化度的盐水中，分子链发生卷曲，粘度大幅度下降，使聚合物溶液增粘作用明显丧失，并且柔性链易于机械降解，使其应用范围受到了较大的限制，不能很好的满足高温、高矿化度地层驱油的要求。因此，近几年来，国内外对抗温耐盐驱油聚合物的研究非常活跃，取得了一些进展。
1 驱油用聚合物的基本要求
1.1聚合物驱油法聚合物驱油是指将水溶性高分子量的聚合物添加到注入水中，以提高注入水黏度、降低驱替介质的流度改善水驱，从而提高原油采收率的方法。与一般水驱相比，聚合物驱油可以加速采油过程，改善经济效益，在化学驱油中注入工艺及设备较简单、成本较低。聚合物注入油层中，将会产生两种重要作用：一是增加水相黏度，二是聚合物的滞留引起油层渗透率下降。因此，聚合物注入油层后，将产生两种作用机理：一方面是控制水淹层段中水相流度，改善水油流度比，提高水的实际驱油效率；另一方面是降低高渗透率的水淹层段中流体的总流度。低渗透率层段见水线推进速度差，调整吸水剖面，提高实际波及系数。黏度越高，残余阻力系数越大，驱替相的流度就越小，驱替相与被驱相流度比就越小，聚合物驱扩大油层宏观和微观波及效率的作用就越大，采出值就越高。
1.2常用驱油聚合物可用于驱油的聚合物包括以丙烯酰胺类为主的合成聚合物、双亲聚合物、天然改性聚合物和生物聚合物。由于天然改性产品热稳定性差，生物聚合物成本高，使其进一步推广受到限制，所以聚丙烯酰胺类聚合物在驱油中获得了广泛应用。目前国内外油田聚合物驱中经常使用两种类型的聚合物，一种是合成聚合物HPAM，另一种是生物聚合物黄胞胶（XC）。由于黄胞胶注入性与耐温性差，且价格非常昂贵，因而未能在油田得到广泛应用。聚丙烯酰胺类聚合物由于其价格相对便宜、增粘性能良好等原因大量应用于三次采油中。（1）部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）:（2）生物聚合物黄胞胶（XC）：
1.3驱油用聚合物基本特征与性能要求驱油用聚合物应具备以下基本特征：（1）高分子量：一般驱油用HPAM的分子量为1千万到几千万；（2）多分散性：HPAM的分子量具有不均一性，是分子量不等的同系聚合物的混合物；（3）几何结构多样化：聚合物的几何结构有线型、支型和体型三种形态；（4）物化性能稳定：HPAM具有稳定的化学性质和特殊的物理性能，以满足驱油的要求。通过对聚合物驱油机理的分析，新型水溶性聚合物的性能指标主要是在于增加油水流度比即具有增粘性。另外，聚合物溶液由于要在地层条件下能通过多孔介质运移传播，并最终被采出地面。所以还应具有滤过性、粘弹性、稳定性以及无污染性等。
（1）水溶性：这是聚合物能否应用于石油开采的首要条件，通过水分子和聚合物的极性侧基之间形成氢键使其溶于水。水溶性聚合物最终应用时都要配制成驱替液，溶解过程中可能形成的超分子聚集或微凝胶，都会降低注入性能，引起地层伤害。
（2）增粘性：较低浓度下就具有较高表观粘度的水溶性聚合物。
（3）剪切稀释性和触变性。在泵送聚合物溶液时，聚合物溶液的粘度能降低以节省泵功率，即聚合物溶液应具有剪切稀释性。另外，聚合物溶液被注入地层后，粘度恢复起到增粘的作用，即触变性。
（4）粘弹性：聚合物驱替液通过多孔介质时，具有一定的粘弹性，分子链可以拉伸收缩带出一部分未波及到区域（如R端）的残余油，提高驱油效率。
（5）稳定性：由于聚合物溶液需要长期处于地层环境中，一般见效期在半年以上。因此聚合物溶液在地层应具有长期稳定性，包括与地层水、岩石及粘土矿物的配伍性，以及剪切稳定性、化学稳定性、热稳定性和生物稳定性。
（6）环保性：聚合物要求无毒无化学污染，采出聚合物污水要容易处理。
1.4聚合物驱存在的主要问题(1)机理限制：主要是增大波及系数(可有限提高洗油效率)；(2)聚合物限制：常规驱油用聚合物耐温耐盐性差、易降解；(3)环境条件限制：水质和工艺设备参数对粘度的影响很大；(4)污水处理难度大：采出污水破乳脱水难度大；(5)残余聚合物：对地层造成堵塞、地层残余聚合物的利用；(6)后续接替技术：亟待提高效果和开发后续接替技术。2耐温抗盐驱油聚合物的分子设计由于HPAM在高温高矿化度地层条件下有效粘度迅速降低，使得聚合物驱的现场应用受到了诸多限制，因而需要寻求性能更好的聚合物以满足高温高矿化度油藏三次采油对聚合物的要求。鉴于目前三次采油中的油藏温度高以及矿化度高的特点，要使驱油剂达到理想的效果，这就要求聚合物具有很好的增粘、耐温、抗盐、抗剪切能力等性能要求。目前油田使用的聚合物，无论是合成聚合物还是生物聚合物在保持高效增粘性问题方面得到了一定程度上的解决。但聚合物溶液的耐温、耐盐性能方面未得到很好的满足，高温、高矿化度条件下聚合物溶液粘度的稳定性一直未得到很好的解决。HPAM中分子链上的 对盐极其敏感，在高温、高矿化度环境下，导致了水溶液粘度大幅度下降，不能适应高温高矿化度油藏驱油的要求。因此，人们在对聚丙烯酰胺进行改性的同时，不断的研制开发新型的抗温耐盐聚合物，以满足聚合物驱在高温高矿化度油藏条件下的要求。
聚合物溶液在高温高矿化度油藏条件下主要发生如下两种变化使溶液粘度降低：
(1)聚合物在热、氧、微生物和剪切作用下发生结构变化，分子量降低，聚丙烯酰胺水解度增加；
(2)聚合物与地层水中的各种盐离子作用，导致大分子构象变化。
水溶性聚合物的耐温抗盐性能取决于它的分子结构。对于非离子结构的聚合物，其水溶液受盐的影响很小；聚电解质溶液对外加盐很敏感，溶液粘度迅速下降，并可能出现相分离现象。热稳定方面，C－O键的键能低于C－C键，相应的聚合物热稳定性较差。目前使用的水溶性聚合物商品牌号很多，其耐温耐盐性能各不相同，但总的来说不能满足高温高矿化度条件的应用要求。HPAM的分子结构决定了它存在耐温抗盐性能较差的缺陷。为了制备出既有良好增粘能力，又有较好耐温抗盐性能的聚合物，需要在聚合物分子链中加入一定的基团用于耐温抗盐。根据这一思路，在合成新型耐温抗盐聚合物时以丙烯酰胺为基础单体，一是用不与二价离子形成沉淀的强水化性阴离子基团取代HPAM 中的羧基，同时还需引入体积较大的侧基以提高大分子链的刚性，以抑制加入无机电解质引起的大分子线团尺寸的剧烈下降。以含磺酸基的高活性单体在聚合物分子链中引入阴离子型强水化基团，以含苯环的双键化合物在大分子链中引入大体积侧基，即抗盐聚合物在结构上为含苯环和磺酸基团的丙烯酰胺类多元共聚物。
2.1引入环状结构 提高聚合物分子主链的热稳定性是改善聚合物耐温耐盐性能的有效途径。分子量越高的聚合物，粘度降低越明显。氧是造成聚合物分子量降低的主要原因，因此除氧可以减少聚合物水溶液的粘度降低，从分子结构设计的角度看，选用碳链高分子和在分子中引入可增加分子链刚性的环状结构，可使聚合物的热稳定性明显提高。
2.2引入大侧基或刚性侧基团聚合物具有较高的热稳定性，这样聚合物的水溶液，可在高温下保持较高的粘度。即使老化过程中伴有分子链的断裂，因刚性基团的位阻效应，分子运动阻力大，则聚合物溶液的表观粘度降低幅度较小。可提供大侧基或刚性侧基的单体有苯乙烯磺酸、N－烷基马来酰亚胺、丙烯酰胺基长链烷基磺酸、3－丙烯酰胺基－3－甲基丁酸等。
2.3引入耐盐基团HPAM分子链上的羧基对盐很敏感，当Ca2+、Mg2+离子存在时易生成沉淀发生相分离。若在丙烯酰胺共聚物中引入-SO3H基团，共聚物将会表现出良好的耐温抗二价及多价金属阳离子的性能。带有磺酸基团的单体有乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸(AMPS)等，其中AMPS的应用最广。由于AMPS链上有一个庞大的侧基，增大了空间位阻，抗水解能力较强。另外，-SO3H基团是强极性基团，其很强的亲水作用与静电排斥力使共聚物具有良好的水溶性，极大地增大了分子链的流体力学体积，且流体力学体积基本不随pH变化。更重要的是共聚物具有出色的耐温抗盐性，与二价阳离子Ca2+、Mg2+不会生成沉淀。能鳌合Ca2+的羧基如3－丙烯酰亚胺基－3－甲基丁酸钠(NaAMB)对Ca2+离子具有很强的分子鳌合作用，这种作用因相邻酰胺单元的邻基效应而加强，使得AM－NaAMB共聚物显示出优异的抗钙能力，甚至在100℃的CaCl2水溶液也不发生相分离。常志英等合成了高相对分子质量和高线性规整性的MPS/AM共聚物产品，经测定表明具有良好的增粘作用和耐温抗盐性。但由于AM结构单元的酰胺基的水解，该共聚物在高温、高矿化度下的稳定性也受到限制，极限使用温度为93℃。梁兵等合成了丙烯酰胺(AM)－N， N－二甲基丙烯酰胺 (DMAM)-AMPS共聚物，结果表明在AMPS和DMAM共同影响下，共聚物具有良好的耐温、抗老化性能。
2.4引入耐水解基团HPAM在盐水中粘度下降的原因是其羧酸基团的电离受到抑制所致，如果在其分子中引入带强电离基团的结构单元，由于这些基团的电离受低分子电解质浓度影响很小，其溶液的动力学性质的变化也很小。采用耐水解的单体与AM等单体共聚可以获得耐温耐盐性能优良的水溶性聚合物。目前以2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸(AMPBS)与AM己制备了高分子量的共聚物，具有很好的增粘效能和高温高矿化度下的稳定性，可用于高矿化度的高温地层，并有工业应用的报道。
2.5引入可抑制酰胺基水解的基团通常分子链上酰胺基的水解是造成聚合物耐温耐盐性能降低的主要原因，引入可抑制酰胺基水解的单体可使聚合物的耐温耐盐性能提高。N－乙烯基－2－吡咯烷酮（NVP）可抑制酰胺基水解，采用NVP与AM共聚，当NVP用量适当时，可明显抑制聚合物分子中酰胺基的水解。因此，AM与NVP共聚合成的多元共聚物具有明显的耐盐能力，由AM与NVP及耐盐的单体AMPS共聚合成的共聚物，可达到更好的效果。
2.6引入疏水基团在聚合物合成中引入疏水基团，通过疏水基团的疏水缔合作用改善聚合物耐温耐盐性也是一条有效途径。含疏水基团的水溶性聚合物在淡水和盐水中粘度效应相近，甚至由于疏水基团的缔合作用，使聚合物在盐水中的粘度比淡水中更高。可用的疏水单体有丙烯酸十二烷基酯，N－烷基（C6以上烷基）丙烯酰胺，苯乙烯等。3耐温、耐盐单体的类型根据耐温、耐盐聚合物的要求，在进行用于合成聚合物的单体分子模型设计时，根据单体分子结构的特点，以及单体在分子链上的功能和作用，将乙烯基型耐温、耐盐单体分为如下几类：主体单体(如丙烯酰胺)、功能单体(DMAAC，AMPS等)、疏水单体(二甲基烯丙基N－烷基氯化按等)三类。主体单体可与其它类型的单体进行共聚，用来合成三次采油用新型耐温、耐盐聚合物。在合成聚合物时，可以根据各油田的地层条件(如地层水的矿化度、地层温度等条件)来选择合适的上述单体进行共聚或均聚，以满足油田聚合物驱油与调剖堵水、钻井、污水处理等作业的要求。 (1)功能阴离子单体 (2)功能阳离子单体 (3)非离子单体 (4)疏水单体 (5)两性离子单体 CH2=CHCONHCH2CH2N(CH3)2CH2CH2CH2SO3Na4
新型或改性抗温耐盐聚合物国内现在使用的聚合物驱油剂主要是聚丙烯酰胺，然而在三次采油阶段，油层较深，油井内温度较高（HPAM的使用温度不能超过75℃），而且，在矿化度较高的油层中容易发生相分离，致使溶液粘度剧烈下降，因此，研究、开发性能好，耐温、抗盐、使用性能优良、经济有效的驱油聚合物迫在眉睫。
目前，提高聚合物的耐温抗盐性能，主要是以丙烯酰胺或丙烯酸类聚合物为基础，通过聚合物改性或引入其他具有特殊功能的结构单元。主要包括提高聚合物分子主链的热稳定性，引入大侧基或刚性侧基，引入具有特殊功能的结构单元，利用高分子链间相互作用，在高分子链上引入亲油基团和亲水基团，与天然高分子接枝共聚，引入具有优良表面活性的功能基团。根据以上思路，以下几种新型耐温抗盐聚合物已见诸报道。