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聚丙烯酰胺是一类多功能的油田化学处理剂,广泛用于石油开采的钻井、华尔网固井、华尔网完井、华尔网修井、华尔网压裂、华尔网酸化、华尔网注水、华尔网堵水调剖、华尔网三次采油作业过程中, 特别是在钻井、华尔网堵水调剖和三次采油领域。聚丙烯酰胺水溶液具有较高的粘度, 有较好的增稠、华尔网絮凝和流变调节作用, 在石油开采中用作驱油剂和钻井泥浆调节剂。在石油开采的中后期, 为提高原油采收率,我国目前主要推广聚合物驱油和三元复合驱油技术。通过注入聚丙烯酰胺水溶液, 改善油水流速比,使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺, 可增加驱油能力, 避免击穿油层, 提高油床开采收率。中国石油工业是聚丙烯酰胺的 用户, 聚丙烯酰胺的科技进步促进了中国石油工业的发展, 石油工业的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技创新步伐与行业的发展。
尽管全球聚丙烯酰胺市场在2009年受金融危机的影响呈现衰退迹象,但2011年今后将逐渐回暖,到2015年,市场规模将达到25.1亿美元。市场发展的主要动力来自于下游行业的复苏、华尔网本地行业环保政策要求与产品相关的技术服务带来的利润以及新兴市场的快速成长等。对造纸行业而言,聚丙烯酰胺主要用作纸浆纤维和添加剂的黏结剂,或者用于废水处理。相对于成熟的欧洲和北美市场,中国、华尔网本地南美、华尔网本地印度和其他亚太市场的增长势头令人欣喜。但由于经济发展趋于平缓和欧洲债务危机的影响,造纸生产增速放缓,阻碍了聚丙烯酰胺市场的发展。另外,造纸行业本身的技术含量不高,市场需求也较为稳定,这也就决定了用于该行业的聚丙烯酰胺所能创造有限的利润。
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聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力与聚合物的结构、华尔网溶剂的性质、华尔网溶液的浓度及温度和压力等因素有关,它的数值越大,表明溶液的粘度越大。聚丙烯酰胺分子链中阳离子基团相对于阴离子基团数目较多,净电荷较多,极性较大,而H2O是极性分子,根据相似相溶原理,聚合物水溶性较好,特性黏度较大;随着矿物质含量的增加,正的静电荷部分被阴离子包围形成离子氛,从而与周围正的静电荷结合,聚合物溶液极性减小,黏度减小;矿物质浓度继续增加,正、华尔网负离子基团形成分子内或分子间氢键的缔合作用(导致聚合物在水中的溶解性下降),同时加入的盐离子通过屏蔽正、华尔网负电荷,拆散正、华尔网负离子间缔合而使已形成的盐键受到破坏(导致聚合物在水中的溶解性增大),这两种作用相互竞争,使得聚合物溶液在较高的盐浓度(>0.06 mol/L)下粘度保持较小。
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的摩擦阻力,按离子特性分可分为非离子、华尔网本地阴离子、华尔网本地阳离子和两性型四种类型。聚丙烯酰胺(PAM)不溶于大多数有机溶剂,如甲醇、华尔网本地乙醇、华尔网本地丙酮、华尔网本地 乙醚、华尔网本地脂肪烃和芳香烃,有少数极性有机溶剂除外,如乙酸、华尔网本地丙烯酸、华尔网本地 、华尔网本地乙二醇、华尔网本地甘油、华尔网本地熔融尿素和甲酰胺。但这些有机溶剂的溶解性有限,往往需要加热,否则无多大应用价值。能以任意比例溶于水,水溶液为均匀透明的液体。分子量的大小对溶解度影响很小,但当溶液浓度高于10%时,对于高分子量的聚合物因分子间氢原子的键合作用,可呈现出类似凝胶状的结构。高分子量溶液为假塑性流体。