以甲叉丙烯酰胺（MPAM)为原料，经水解、羟甲 基化、氨甲基化反应，改性合成了其衍生物^-(二甲

氨基甲基）甲叉聚丙烯酰胺（MAMPAM)。此化合物 与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS)复配得到 MAMPAM-AMPS，再与其他乳化降黏剂复配，用在极 易反相增稠的酸性原油上，能有效防止原油的反相。 实验室研究过程中使用的原油是苏丹六区高酸值原 油，其酸值高达10 mg KOH/g以上112]，而一般原油 的酸值通常在1 mg KOH/g以下。原油酸值越高， 乳化降黏后越易在剪切流动时反相增稠。因此，原 油不论使用何种降黏剂,在剪切条件下都剪切变稠。

作者经过大量实验，发现使用甲叉聚丙烯酰胺 改性衍生物作为原油降黏后的黏度稳定剂，能有效 防止原油在高剪切力条件下反相，在原油静止状态 下又利于原油脱水。经过在国内吐哈油田玉东202 -1井的现场实验表明，此种物质作为降黏后的黏 度稳定剂，确实能有效避免原油在高剪切条件下的 反相增稠。

1实验部分

1.1试剂与仪器

甲叉丙烯酰胺、过硫酸铵、无水乙醇、氣化钠均 为AR;间苯二酚为CP;二甲胺、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸。

乌氏黏度计；美国Brookfield Engineering Laboratories，inc•产 Brook field( DV - II + Pro 型）黏 度仪;上海地质仪器厂生产NDJ -4运动黏度计； HK -1D型恒温水浴;DZG6020真空干燥箱;ESJ205 -4电子天平。

1.2 MAMPAM的制备

1.2.1MPAM的制备

在三口瓶中加人一定量的甲叉丙烯酰胺和水， 开动搅拌器，将其放入恒温水浴中恒温，使药品充分 溶解;随即通入氮气10 min，排除反应体系中的溶解 氧。加热升温同时加人一定量的引发剂〔（NH4) S2〇8〕，停止通氮；在恒定温度下反应一段时间后， 加人一定量的阻聚剂并停止加热，用乙醇洗涤产品 3次。最后把产品烘干、造粒，得无色透明胶体 MPAM0

1.2.2MPAM的改性

取MPAM 71 _ 0 g，加水639. 0 g,充分溶解后，加 人《；(NaOH) =10%的水溶液80.0 g,在95丈搅拌 反应，至氨味消失、用pH试纸测水蒸气为中性为 止;加入《；(甲醛）=37%的水溶液4.2 g，反应温度 控制在55 ^左右，反应40 min，冷至室温，密闭放置 2 h;加人2.3 g二甲胺，在70 t反应2 h，冷却放置 2 h 后得 MAMPAM0

1.3MAMPAM相对分子质霣的测定

用“一点法”测定黏度，表征相对分子质量的大 小。根据GB 12005. 1 —89聚丙烯酰胺特性黏度测 定方法，在（30. 00 ± 0. 05)尤，于1 mol/L NaCl水溶 液中，用“一点法”测定MAMPAM特性黏度[77]。 根据GB/T 12005. 10-92聚丙烯酰胺相对分子质量 测定黏度法提供的公式:M = 802[T7]125,计算其平 均相对分子质量。

1.4MAMPAM的复配

将上述制备的MAMPAM与AMPS以n (MAMPAM ):n( AMPS) =8:1充分混合，即得复合聚 合物 MAMPAM-AMPS。

2结果与讨论

高酸值、高含盐、高黏度原油降黏，不仅要选择 合适降黏剂，而且要选择适合这类原油降黏后的稳 定剂，只有这样才能真正有效地在原油开采和输送 过程中减少流动阻力，达到原油降黏减阻的目的。 2.1原油乳化降黏剂的选择

.本文用苏丹六区Fula原油作为实验油，由于原 油油藏地层水矿化度高，钙镁离子含量高，酸值高达 10.51 mg KOH/g，加入降黏剂后极易反相增稠。使 用由中国石油T程公司迪威尔公司、滨州化工集团 公司以及南京德美世创化工科技有限公司提供的降 黏剂进行实验。实验温度为50剪切速率均为

2.8 ^1，在此条件下不加降黏剂时原油黏度为 2 007. 3 mPa • S，加入1 000 mg/L的降黏剂后，结果 见表1。%

表1苏丹六区Fuja (水）=30%原油50 t乳化降黏数据 Table 1 Sudan six block Fula crude oil [(water) = 30% ]

emulsifying reducing viscosity data at 50 t

剪切V间

/min黏度/(mPa • s)

RV_1HRV-1HJ91IJNJ-5DJN2501TBFE2025

0787.7999.2562.4792.5481.9420.0

201787.9999.8563.1792.5481.7421.2

401809.91809.9562.7792.3481.9420.4

601907.71907.71839.9792.5481.2420.6

802007.32008.52007.91912.41865.2421.9

1002008.92009.32007.32006.72007.31487.7

1202007.32008.72009.12007.32009.52007.6

在低剪切力条件下,短时间内对苏丹六区Fula 原油乳化降黏最有效的降黏剂是南京德美世创化工 科技有限公司生产的TBPE2025酰胺酸聚氧丙烯聚 氧乙烯乙酯的改性非离子降黏剂，因此选择 TBPE2025作为苏丹六区稠性原油的乳化降黏剂。 2.2原油乳化降黏时稳定剂的选择

TBPE2025可以有效降低苏丹六区Fula原油黏 度，但容易发生反相。选择苏丹六区w(水）=30% 的原油作为实验油,30 t剪切速率为5. 6厂1时，原 油黏度为8 900 mPa • 8。不同乳化剂对苏丹六区原 油黏度的影响见表2。 

可以看出，单独加入高分子聚电解质 MAMPAM、AMPS、MAMPAM-AMPS,降黏是不可行 的。单独加入降黏剂TBPE2025,开始时降黏效果明 显，1.5h后原油发生反相，黏度变大^ MAMPAM与 TBPE2025复配，可在8 h内防止原油反相增稠; AMPS与TBPE2025复配，原油反相时间提前为1 h; MAMPAM-AMPS 与 TBPE2025 复配，连续搅拌 12 h, 静置后再搅拌，反复多次后仍不反相,保持了乳化原 油的低黏度，所以选择MAMPAM-AMPS作为苏丹六 K原油乳化降黏时的稳定剂。

2.3 MAMPAM的相对分子质量的确定

不同相对分子质量的MAMPAM与AMPS复配 得到MAMPAM-AMPS，再与TBPE2025复配加人到 苏丹六区如（水）=30%原油中，测定剪切速率为 5. 6时原油的反相时间，结果如表3所示。

表3 MAMPAM相对分子质量对反相时间的影响 Table 3 Effect of MAMPAM relative molecular mass on antiphase time

MAMPAM相对分子质讀/ x 104

100150200250300350600

反相时 N/h 22>96>96420.5

可以看出，当MAMPAM的相对分子质量在200 万~250万时,复配后可以有效地防止原油反相。

2.3MAMPAM-AMPS对苏丹六区不同含水量原 油的作用

作者对苏丹六区含水质量分数不同的原油做了 对比实验，原油黏度随剪切时间的变化如图1所示， 实验温度为30 ^，剪切速率为5. 6,选用相对分 子质量为250万的MAMPAM与AMPS复配得到的 MAMPAM-AMPS,可以看出，对于含水质量分数不同 的苏丹六区原油，MAMPAM-AMPS均可有效地稳定 乳化降黏后原油的低黏度，使w (水）=50%、45%、 40%、30%、20%的原油黏度分别长时间稳定在 414、418、420、426、444 mPa . s0

图1含水质量分数不同的苏丹六区原油加入TBPE2025和 MAMPAM-AMPS后黏度随剪切时间的变化 Fig. 1 Relation of viscosity and shearing time on Sudan six block crude oil with different water mass fraction after adding in TBPK2025 and MAMPAM-AMPS

2.5脱水测试

原油乳化降黏后，在管道输送或炼制之前，必须 脱水。确定一个可行的降黏开采方案，首先要考虑 原油降黏幵采后在静置状态下的脱水情况。一个好 的降黏剂，在开采输送过程中应使原油呈0/W状 态，在静置一定时间后，又可使原油呈油水分离状 态。50 ^时，在静置状态下，苏丹六区(水）= 40%的原油，单独添加TBPE2025时脱水需要3 h， 脱水后水清；而与MAMPAM-AMPS复配使用，脱水 时间缩短为1.5 h，脱水后水清，界面清楚。因此， MAMPAM-AMPS与TBPE2025复配使用，既稳定了 原油乳化降黏后的低黏度，又缩短了原油乳化降黏 后的脱水时间。

2.6现场实验

为:T进一步确定MAMPAM-AMPS对原油乳化 降黏后黏度的稳定作用，又选择了国内吐哈油田玉 东202 - 1井原油做现场实验。此原油30 T时黏度 高达85 000 mPa . s,原油中水的矿化度高达150 g • L_1[13_15、与苏丹六区原油相比，由于其高矿化 度，原油降黏后稳定原油黏度的影响更加复杂。十 几年来，此原油曾试用各类活性剂进行降黏实验，但 都因原油在剪切条件下反相增稠而失败，玉东202 -1井一直通过加两倍的稀油或柴油进行掺稀降黏 开采,掺入稀油后井口原油黏度为36 mPa • s (30 °C)0

通过大量实验，已知耐盐活性剂烯基聚醚磺 酸盐能有效降低玉东202 - 1井原油黏度，但是在剪 切条件下易反相，如图2所示。 定的经典理论，作者认为这类原油乳化降黏的机理 如下：

(1)根据界面能量因素说理论，如果把乳化剂 在油水界面的定向吸附看作是形成疏水基与油相和 亲水基与水相的两个界面，界面张力大的一侧较易 收缩成乳状液液滴内相，另一相则为连续相。因此, 水溶性好的乳化剂其亲水基与水相间界面张力较 低，故易形成0/W乳状液。加人乳化降黏剂，减少 水的界面张力，使y(水）<7(油），形成〇/W乳状 液，降低原油黏度。对MPAM改性得到的MAMP¬AM 分子链结构单元中带有亲水性的极性基 W 增 加，AMPS结构中含有强阴离子性、水溶性的磺酸基 团，两者复配使用大大增加了 0/W乳状液的稳定 性。

00100000000 5^321 ^Balu)/®故

一-铺坫聚餘磺酸盐 —參一《-烯砍聚嘥磺酸盐+ MAMPAM-AMPS

(2)根据相体积说理论，水的含量过低时不能 形成0/W乳状液，这就解释了 TBPE2025对于苏丹 六区w(水）<20%原油降低黏度效果不明显的原 因，如图3所示。 

0102030405060

剪切时问/h

图2乳化降黏后玉东202-1井原油黏度随剪切时间的变化 Fig. 2 Relation of viscosity and shearing time on Yudong 202 —

1 crude oil after emulsification 

实验选择了 m ( a-稀基聚醚磺酸盐）：m (MAMPAM-AMPS) =6:1复配成耐盐活性复合剂。 本次降黏采油实验注人总配液量22 m3,其中 MAMPAM-AMPS质量分数为0.06%。实验累计96 h，实验中，掺活性水栗乐、抽油机载荷变化、抽油机 电流等生产参数均与实验前掺稀油开采时相比变化 不大;采油井口处原油黏度从掺柴油后的36 mPa • s(30 T)降到 14 mPa . s(30)。

2.7降黏机理

对于高酸值、高含盐、高黏度原油乳化降黏，仅 加入降黏剂是不可靠的，随着剪切时间的增长，原油 有可能反相增稠，在降黏剂中加人高分子聚电解质 可以起到稳定黏度的作用。根据界面化学乳状液稳

(3)根据几何因素说（也称“定向楔”）理论，乳 化剂分子的空间构型对乳状液的类型起着重要作 用。苏丹六区原油及玉东202 - 1井原油钙镁离子 含量高，由于“空阻效应”，能形成钙盐的活性剂均 形成W/0型乳状液（如图如所示）。MAMPAM具 有两种极性基团，会因为胶束界面吸附作用，形成极 性朝外的双层结构（如图4b所示）。原油黏度越 大，其相对分子质量越大，选择MPAM作为主体化 合物是由于一 CH2—有利于与原油中大分子亲和。 MAMPAM分子中非极性链段与所稳定的原油中的 非极性成分具有相亲性。另外,经过羟甲基化、氨甲 基化反应后,MAMPAM分子链结构单元中带有亲水 性的支型酰胺基极性基团，同时极性基团相对增加，

增强了其水溶性。200万~250万的MAMPAM分 子体积大，吸附时常呈“多点吸附”，较长的分子链 将原油稳定，此分子上带有亲水基团可与水结合，使 油在水中分散，不易反相。与AMPS复配后，引人磺 酸基团，增强了其耐盐性、耐高温性，对二价阳离子 有很好的耐受力，从而更有利于防止原油反相增稠。

图4乳状液结构示意图•

3结论

本文以甲叉聚丙烯酰胺为起始原料，经水解、羟 甲基化、氨甲基化反应,合成了二甲氨基甲基）

甲叉聚丙烯酰胺。此化合物与AMPS复配得到 MAMPAM-AMPS,再与乳化降黏剂复配后，用在乳化 降黏后极易反相增稠的酸性原油上,能有效地防止 原油在高剪切力条件下反相，同时在原油静置状态 下利于原油脱水。