愚人節第二天出現了一個無知的謠言:星巴克咖啡致癌。
原因是星巴克的咖啡被檢測出含有致癌物質:丙烯醯胺,各媒體和專家也已經闢謠,丙烯醯胺對人的致癌性不明確,且在其對動物致癌性的研究中,做實驗的量非常大,相當於人體膳食攝入量的一千至一萬倍,才在動物身上能看到致癌性。
丙烯醯胺是什麼
丙烯醯胺是一種白色晶體化學物質,是生產聚丙烯醯胺的原料。聚丙烯醯胺主要用於水的淨化處理、紙漿的加工及管道的內塗層等。用於相對分子質量的測定以及用於油田注水井調整吸水剖面,將本品與引發劑等混合注入注水井高滲透層帶,聚合成高粘度的聚合物。
丙烯醯胺類聚合物在油田中的應用
在鑽井液中的應用
二十世紀70年代以來,丙烯醯胺類聚合物作為鑽井液的絮凝和包被劑在鑽井液中廣泛應用,並逐漸成為一種低固相不分散鑽井液體系,從而有效地控制了地層的造漿,大大地提高了井壁穩定性,在提高鑽井速度方面見到了顯著的效果。
從最初的水解,部分水解聚丙烯醯胺開始,發展到大、中小分子量的復配不同官能團(鈣、鈉、銨鹽)的衍生物或接枝共聚物,如用作絮凝劑的AA、AM共聚物;井壁穩定劑或頁巖抑制劑AA、AM共聚物或聚丙烯醯胺水解物類的聚丙烯酸鉀(KPAM);具有降濾失和包被作用的丙烯醯胺、丙烯酸、甲基丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨和澱粉的接枝共聚物,以及擴大到乙烯基磺酸鹽、乙烯基吡咯烷酮和帶有陽離子官能團化合物的聚合物,如:2-羥基-丙基-二甲氯化銨,氯乙基三甲基氯化銨的混合物,羥丙基三甲基氯化銨等。
這類產品對控制蒙脫石含量較高的地層有著較突出的抑制效果,但目前還不能適用於深井,特別是對硬脆性的地層,還需加入一些磺化物來改善泥餅質量、 降低高溫高壓濾失量。 解決可以抗高溫、高壓、深井複雜地層的鑽井液技術仍然是國內外油田化學工作者的主攻目標。國外鑽井液處理劑的發展經二十世紀80年代的高潮後,逐漸進入穩定期,90年代在開發產品上向高效廉價、一劑多效、保護油氣層等方面發展;在新產品的研製與開發方面也已經取得了較大的發展。
針對耐溫抗鹽的需要,目前國內正在開發AMPS多元共 聚物,並在逐漸實施產品工業化生產,這方面的研究主要是包括降濾失劑和降粘劑。
在驅油中的應用
石油是當代最重要的能源材料之一,但由於我國多數油田的儲層屬陸相沉積,油層複雜含水量上升快,大約有三分之二的原油儲量留在地下採不出來
因此,提高原油採收率已成為我國陸上石油工業持續發展的一項迫切的戰略任務,其中聚合物驅三次採油技術就是提高原油採收率的一種重要方法。
最早開發、也是最常用的聚合物是部分水解聚丙烯醯胺,聚丙烯醯胺雖然在大多數油田條件下可有效地用於聚合物驅油但是只局限於較低的硬度,因為醯胺基水解後產生羧基根,而羧酸根可與油田中存在的Ca2+、Mg2+反應,使聚丙烯醯胺沉澱。
為提高聚合物的熱穩定性,常添加抗氧化穩定劑,如硫 脲、連二亞硫酸鈉等,為減少醯胺基的水解,提高聚丙烯醯胺的熱穩定性和在鹽水中的溶解性,研究人員在驅油用丙烯醯胺類共聚物方面開展了一些探索工作,合成了一些抗溫抗鹽的聚合物驅油劑,如2-丙烯醯胺基-甲基丙磺酸/丙烯醯胺/馬來酸酐共聚物、丙烯醯胺/N,N-二甲基丙烯醯胺/2-丙烯醯胺基-甲基丙磺酸共聚物、丙烯醯胺/2-2丙烯醯胺基-甲基丙磺酸/2-丙烯醯胺基十六烷基磺酸共聚物、丙烯醯胺/2-2丙烯醯胺基-甲基丙磺酸共聚物、丙烯醯胺/2-丙烯醯胺基-甲基丙磺酸/乙烯基吡咯烷酮共聚物、丙烯醯胺/2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸/N,N二乙基丙烯醯胺基共聚物、丙烯醯胺/2-丙烯醯胺基-2-丙烯醯胺基-甲基丙磺酸/2-甲基丙烯醯胺基-氧乙基二甲基十二烷基共聚 物、丙烯醯胺/2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸/2-丙烯醯胺十六烷基磺酸/二乙基二烯丙基氯化銨共聚物、丙烯基單體和陽離子疏水單體合成的新型疏水締合聚合物。
在酸化壓裂中的應用
酸化壓裂是油井增產的一個重要方法,稠化酸 是酸化壓裂中比較常用的酸,它是用稠化劑來提高酸的粘度,酸粘度提高,減慢了H+同巖石表面的擴散速度,使酸的消耗速率降低。
從而降低流體濾失,延緩酸巖反應,增加裂縫寬度,提高滲透率,導致穿透距離增加的作用。而稠化酸關鍵是稠化劑,稠化劑要求具備抗鹽、抗剪切降解、好的熱穩定性、殘渣低等特點。
近年來國內外研究開發較多的丙烯醯胺類聚合物稠化劑主要有:
(1)聚丙烯醯胺類聚合物 主要有(烷基)丙烯醯胺與丙烯酸衍生物類共聚物、烷氧基化的丙烯醯胺基烷基磺酸聚合物。
(2)膠聯的丙烯醯胺類聚合物 主要有(烷基)丙烯醯胺與丙烯酸乙酯基二乙基甲基硫酸甲酯銨共聚物、 (烷基)丙烯醯胺與甲基丙烯酸乙酯基三甲基硫酸甲酯銨共聚物、丙烯醯胺與2-丙烯醯胺基-甲基丙磺酸共聚物。
在防垢阻垢中的應用
在油氣田和產中常遇到水結垢問題,油田注水結垢會使油氣產量降低,設備使用壽命縮短,為防止 結垢,地面流程、油井和注水站需連續或間歇地向系統中投加防垢劑。
目前油田中多使用聚合物防垢,其中以聚丙烯酸為代表。聚丙烯酸無毒、不汙染環境、防垢率較高,是目前廣泛使用的一種防垢劑,但在高溫、高pH值和高Ca2+含水量下防垢能力變差,研究人員圍繞這個問題展開了探討。
魏錫文(重慶大學化學化工學院)等採用了AM、AA、MA(順丁烯二酸酐)合成了三元共聚物阻垢劑。其防垢率隨水溫升高而降低,適於70℃水溫防垢具有較好的防垢效果,當Ca2+濃度為200×10-6,投放量為10×10-6時,防垢率可達90%以上。
趙東濱(北京大學化學與分子工程學院)等引入MAA、AA、AM進行三元共聚,使防垢劑在高溫、高pH值和高Ca2+含量下防垢能力得到改善。產品對CaCO3垢和CaSO4垢均具有較強的防垢能力,並具用量低、作用時間持久的優點,特別是針對CaSO4垢,其防垢效果更好,抗溫性,消耗量和作用時間都優於CaCO3垢的情況。
在堵水調剖中的應用
油井出水是目前油田開發過程中普遍存在的一個問題,特別是為了保持地層壓力,採用早期注水開發的油田,出水尤為嚴重。這不僅使地面脫水工作量越來越大,而且導致原來經濟效果好的生產井變為無工業開採價值的井。
因此,油井堵水是保持油田穩產、增產的一項技術經濟措施。水解聚丙烯醯胺依靠其分子中存在的羧基和醯基的親水性,吸附在巖石表面,未吸附的長鏈伸向水中,增加水流阻力,產生堵水作用。
當它和交聯劑作用後,可形成一種凝膠體,從而使得巖石水解聚丙烯醯胺的吸附能力更強,堵水效果更好。 對非均質嚴重的地層,高滲透層水竄問題突出,需要封堵,調整吸水剖面,從而擴大水驅的波及係數,即調剖。