ความคืบหน้าการวิจัยเกี่ยวกับสารควบคุมความสอดคล้องของโพลีเมอร์เจลในอ่างเก็บน้ำที่มีความเค็มสูง-อุณหภูมิสูงและสูง-

สถานการณ์ทางภูมิรัฐศาสตร์และเศรษฐกิจระหว่างประเทศในปัจจุบันกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และการพึ่งพาน้ำมันและก๊าซจากต่างประเทศของจีนยังคงอยู่ในระดับสูง ในปี 2023 การพึ่งพาน้ำมันดิบจากต่างประเทศสูงถึง 71.2% และการพึ่งพาก๊าซธรรมชาติจากต่างประเทศสูงถึง 40.14% ซึ่งคุกคามความมั่นคงด้านพลังงานของชาติและแม้แต่ความมั่นคงของชาติอย่างร้ายแรง ประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตน้ำมันและก๊าซของจีนมาจากแหล่งน้ำมันเก่า ด้วยปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้วที่มีจำกัด การขุดเจาะศักยภาพภายในแหล่งน้ำมันเก่าเหล่านี้จึงกลายเป็นวิธีที่สะดวกและรวดเร็วที่สุดในการเพิ่มการผลิต

ปัจจุบันอัตราการฟื้นตัวของแหล่งน้ำมันสุกในประเทศโดยทั่วไปยังต่ำ ตัวอย่างเช่น อัตราการฟื้นตัวของบ่อน้ำมัน Daqing และบ่อน้ำมัน Yumen ทั้งคู่ต่ำกว่า 50% ในขณะที่แหล่งน้ำมันที่เติบโตเต็มที่ในต่างประเทศมีอัตราการฟื้นตัวประมาณ 70% มีศักยภาพอย่างมากที่จะใช้ประโยชน์จากแหล่งน้ำมันที่เติบโตเต็มที่ในประเทศต่อไป โดยมี-อุณหภูมิสูงและ-การก่อตัวของความเค็มสูงซึ่งคิดเป็น 10% เมื่อการพัฒนาดำเนินไป สัดส่วนนี้จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและบูรณาการเพื่อปรับปรุงอัตราการฟื้นตัวจึงกลายเป็นทิศทางหลักของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและเป็นประเด็นสำคัญ

เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ปริมาณน้ำที่สูงและความหลากหลายของอ่างเก็บน้ำในแหล่งน้ำมันที่สมบูรณ์ นักวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศได้พัฒนาสารควบคุมโปรไฟล์เกือบร้อยชนิดในแปดประเภท สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่รวมถึงการตกตะกอน-สารควบคุมโปรไฟล์เกลืออนินทรีย์, สารควบคุมโปรไฟล์อนุภาค, สารควบคุมโปรไฟล์โฟม, ความสามารถในการเปียกน้ำ- สารควบคุมโปรไฟล์ที่เปลี่ยนแปลงได้, สารควบคุมโปรไฟล์ของเรซิน, สารควบคุมโปรไฟล์ของจุลินทรีย์, สารควบคุมโปรไฟล์ของซีเมนต์ และสารควบคุมโปรไฟล์ของเจลโพลีเมอร์ สารควบคุมโปรไฟล์เจลโพลีเมอร์สามารถควบคุมเวลาการเกิดเจลและความแข็งแรงของเจลได้ในขณะที่มีต้นทุนค่อนข้างต่ำ ทำให้เป็นเทคโนโลยีการควบคุมโปรไฟล์และการปิดกั้นน้ำ-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบัน เมื่อสารควบคุมโปรไฟล์เจลโพลีเมอร์เข้าไปในแหล่งกักเก็บ พวกมันจะทะลุผ่าน-โซนความสามารถในการซึมผ่านสูงได้เป็นพิเศษ โดยที่สารละลายจะเปลี่ยนเป็นเจลโพลีเมอร์ความหนืดสูง-ที่ปิดกั้นรูพรุนขนาดใหญ่และพื้นที่ที่มีการซึมผ่านได้สูง- ซึ่งจะช่วยลดความหลากหลายของอ่างเก็บน้ำและขยายปริมาตรที่กวาดออกไป

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ความซับซ้อนของการก่อตัวจึงเพิ่มขึ้น และข้อกำหนดสำหรับการควบคุมโปรไฟล์และเทคโนโลยีการปิดกั้นน้ำ-ก็สูงขึ้น ระบบเจลโพลีเมอร์โพลีเมอร์ที่ใช้ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์และโครเมียม-ที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่สามารถตอบสนองความต้องการการก่อตัวของความเค็มที่อุณหภูมิสูง-สูง-ได้มากขึ้น เมื่ออุณหภูมิของชั้นหินสูงขึ้น ระยะเวลาการเกิดเจลของระบบเจลโพลีเมอร์จะสั้นลง ส่งผลให้เจลโพลีเมอร์ไม่สามารถเจาะชั้นหินที่อยู่ลึกลงไปได้ และลด-ประสิทธิภาพในการควบคุมน้ำลงอย่างมาก เมื่ออุณหภูมิก่อตัวสูงเกินไป พันธะเคมีระหว่างโมเลกุลโพลีเมอร์และตัวเชื่อมขวางจะแตกหักง่าย ส่งผลให้ความแข็งแรงของเจลลดลงและไม่สามารถปิดกั้นโซนการซึมผ่านสูง-ได้ บทความนี้ได้สรุปการวิจัยในห้องปฏิบัติการและความคืบหน้าในการใช้ระบบโพลีเมอร์เจลอย่างเป็นระบบผ่านการตรวจสอบวรรณกรรมในประเทศและต่างประเทศจำนวนมากสำหรับอุณหภูมิสูง -ความเค็มสูง และการก่อตัวที่ซับซ้อน

1 ระบบเจลโพลีอะคริลาไมด์ดัดแปลง

เนื่องจากสภาพแวดล้อมการก่อตัวที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน-อุณหภูมิสูงและการก่อตัวของความเค็มสูง- (อุณหภูมิ > 90 องศา ความเค็ม > 50,000 มก./ลิตร) เจลโพลีเมอร์ทั่วไป เช่น ระบบเจลโพลีอะคริลาไมด์ (PAM) และแซนแทนกัม มักจะสลายตัวอย่างรวดเร็วหรือแตกตัวอิมัลชัน

นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้ปรับปรุงความต้านทานต่ออุณหภูมิและเกลือของโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์โดยการแนะนำโมโนเมอร์ เช่น 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS), กรดไวนิลซัลโฟนิก, สไตรีนซัลโฟเนต, ไวนิลไพร์โรลิโดน, ไวนิลแอลกอฮอล์, ไดเมทิลไซลอกเซน และเมทิลเมทาคริเลต และการเชื่อมโยงกลุ่มฟังก์ชันที่ทนต่ออุณหภูมิและเกลือเข้ากับ โมเลกุลโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์ผ่านกราฟต์โคพอลิเมอร์ไรเซชัน

Dong Shuyang และคนอื่นๆ ใช้โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA), ตัวเชื่อมขวาง, อะคริลาไมด์ และ AMPS เป็นวัตถุดิบในการเตรียมโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์ดัดแปลงแบบสามมิติ-เครือข่าย- สร้างระบบควบคุมโปรไฟล์เจลโพลีเมอร์โดยใช้น้ำเกลือก่อตัวจากแหล่งน้ำมัน Tahe (ลุ่มน้ำ Tarim ทางตะวันตกเฉียงเหนือของจีน) เป็นตัวทำละลาย ภายในช่วงที่กำหนด การเพิ่มปริมาณ AMPS จะเพิ่มกลุ่มกรดซัลโฟนิกในสายโซ่โมเลกุลของ AMPS ทำให้เกิดแรงผลักจากไฟฟ้าสถิต อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหมู่กรดซัลโฟนิกยังสร้างอุปสรรคแบบสเตอริกด้วย พวกมันจึงขัดขวางปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของอนุมูลอิสระระหว่างโมโนเมอร์ ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงของเจลโพลีอะคริลาไมด์ดัดแปลง เมื่อปริมาณ AMPS ถึง 5% เจลโพลีอะคริลาไมด์ที่ผ่านการดัดแปลงจะมีความแข็งแรงของเจลสูงสุด ซึ่งสามารถไปถึงเกรด I ได้ภายใต้อุณหภูมิสูง (130 องศา ) และความเค็มสูง (2.1×10⁵ มก./ลิตร)

เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของระบบเจล AM/AMPS Liao Yuemin และคนอื่นๆ ได้เพิ่มสารเพิ่มความคงตัวของเส้นใย PA ที่ชอบน้ำให้กับระบบเจลโพลีเมอร์ AM/AMPS เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของโครงสร้างเครือข่ายเจล ส่งผลให้ความสามารถในการกักเก็บน้ำของโพลีเมอร์เจลเพิ่มขึ้นและยืดเวลาความเสถียรภายใต้-สภาวะอุณหภูมิสูง ภายใต้สภาวะ 140 องศาและความเค็ม 22×10⁴ มก./ลิตร เวลาการเกิดเจลของระบบเจลโพลีอะคริลาไมด์ที่ดัดแปลงนี้เกิน 15 ชั่วโมง อัตราการคายน้ำ 120- วันต่ำกว่า 2% ความแข็งแรงของเจลยังคงอยู่ที่เกรด G อัตราการปิดกั้นน้ำ-สูงถึงมากกว่า 99.70% และอัตราการปิดกั้นน้ำมันน้อยกว่า 6.00% แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานภาคสนาม

เพื่อชะลอเวลาการเกิดเจลของระบบเจล AM/AMPS Pu Wanfen และคนอื่นๆ ได้แนะนำ N-vinylpyrrolidone (NVP) และโมโนเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำ DHT (ประกอบด้วยวงแหวนเบนซีนและหมู่-ที่ไม่ชอบน้ำแบบโซ่ยาว) วงแหวนไพร์โรลิโดน วงแหวนเบนซีน และหมู่ที่ไม่ชอบน้ำสายยาว-สามารถเพิ่มการขัดขวางสเตอริกของสายโซ่โมเลกุลโพลีเมอร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะช่วยชะลอการเกิดเจล ภายใต้สภาวะ 120 องศา และความเค็ม 36.5×10⁴ มก./ลิตร การขยายตัวอาจล่าช้าออกไป 3 วัน

2 ระบบซิลิกาโพลีเมอร์เจล

เพื่อที่จะปรับปรุงความต้านทานต่ออุณหภูมิและเกลือของระบบโพลีเมอร์เจลให้ดียิ่งขึ้น นักวิจัยบางคนได้แนะนำให้นำอนุภาคอนินทรีย์นาโน- เช่น ซิลิกานาโน- เข้าสู่ระบบโพลีเมอร์เจล หลิวและคณะ เตรียมระบบเจลโพลีเมอร์ที่ได้รับการปรับปรุงโดยใช้โพลีอะคริลาไมด์ที่ผ่านการไฮโดรไลซ์บางส่วน (HPAM), ไฮโดรควิโนน (HQ), เฮกซาเมทิลีนเตตรามีน (HMTA) และซิลิกานาโน-เป็นวัตถุดิบ การศึกษาของพวกเขาพบว่าการเติมนาโนซิลิกา-สามารถลดระยะเวลาการเกิดเจลลงได้อย่างมาก และปรับปรุงความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความหนืดของเจล ด้วยการเติมนาโน-ซิลิกาลงในระบบ ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงสุดของระบบเจลจึงเพิ่มขึ้นจาก 137.8 องศาเป็น 155.5 องศา หมู่ไซลานอลบนโมเลกุลซิลิกานาโน-ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนกับอะมิโน ไฮดรอกซิล และหมู่ขั้วอื่นๆ บนโมเลกุลโพลีเมอร์ โดยทางฟิสิกส์จะ-เชื่อมโยงข้ามกับโมเลกุลโพลีเมอร์ เพิ่มรัศมีอุทกพลศาสตร์ของสายโซ่โพลีเมอร์ และเพิ่มความสามารถของระบบในการแปลงน้ำอิสระให้เป็นน้ำที่ถูกกักกัน

ผลที่ได้คือโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ-ของโมเลกุลโพลีเมอร์จะแน่นขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้น ขนาดรูพรุนลดลง ความแข็งแรงของคอลลอยด์เพิ่มขึ้น และความต้านทานต่ออุณหภูมิดีขึ้น อย่างไรก็ตาม หากความเข้มข้นของอนุภาคนาโน-ซิลิกาสูงเกินไป โมเลกุลของซิลิกาอาจเกิดการเชื่อมโยงข้าม-มากเกินไปหรือ{{4}การรวมตัวในตัวเอง ซึ่งอาจทำให้ความแข็งแรงของเจลของระบบโพลีเมอร์เจลอ่อนลง หรือแม้กระทั่งป้องกันการก่อตัวของเจล นอกจากนี้ เวลาการเกิดเจลจะสั้นลงเมื่อความเข้มข้นของนาโน-ซิลิกาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เส้นทางการไหลของโพลีเมอร์สั้นลง ความครอบคลุมน้อยลง และลดประสิทธิภาพการเสียบปลั๊กลงอย่างมาก ฟาดิล และคณะ สร้างระบบการปรับการเสียบซิลิกาเจล HPAM/Cr³⁺ นาโน-โดยใช้ HPAM, โครเมียมอะซิเตต และอนุภาคซิลิกานาโน- ในระบบนี้ เวลาในการเกิดเจลลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของอนุภาคซิลิกานาโน- เมื่อเศษส่วนมวลซิลิกานาโน-เป็น 3% เวลาการเกิดเจลคือ 9 ชั่วโมง และความแข็งแรงของคอลลอยด์อยู่ที่เกรด H แต่หลังจาก 25 ชั่วโมง ความแข็งแรงของคอลลอยด์ลดลงจากเกรด H เป็นเกรด G ดังนั้น เมื่อใช้นาโน-ซิลิกาเป็นสารทำให้อุณหภูมิ-คงตัวในระบบโพลีเมอร์เจล ควรเติมสารดังกล่าวในปริมาณที่เหมาะสม

3 ระบบโพลีเมอร์เจลที่เชื่อมโยงแบบสโลว์ครอส-

3.1 ระบบโพลีเมอร์เจลที่เชื่อมโยงแบบสโลว์ครอส-ที่ใช้โลหะโครเมียม

ตัวเชื่อมขวางที่มีโครเมียมเป็นโลหะ-เป็นหนึ่งในตัวเชื่อมขวางแบบเจล-ที่ใช้กันมากที่สุด อัตราปฏิกิริยาการเชื่อมขวางระหว่างตัวเชื่อมโยงข้าม Cr³ และ HPAM นั้นสูงและควบคุมได้ยาก เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้เสนอวิธีแก้ปัญหาสองประการเป็นหลัก

3.1.1 การใช้ระบบรีดอกซ์

Cr⁶ เป็นสารเฉื่อยใน-การเชื่อมโยงปฏิกิริยากับ HPAM ด้วยการเติมสารรีดิวซ์ Cr⁶ จะลดลงเหลือ Cr³ และโดยการปรับปริมาณของสารรีดิวซ์ ก็สามารถควบคุมเวลาการเกิดเจลได้ ปัจจุบันโซเดียมซัลไฟต์และไธโอยูเรียได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิผลสูงในฐานะตัวรีดิวซ์ Dai Caili และคนอื่นๆ ได้สร้างระบบเชื่อมโยงข้าม-โครเมียมเจลอย่างช้าๆ โดยใช้ HPAM, โซเดียม ไดโครเมต และไทโอยูเรียซึ่งเป็นสารรีดิวซ์อินทรีย์ เนื่องจากไธโอยูเรียมีความสามารถในการรีดิวซ์ได้ไม่ดี ระยะเวลาการเกิดเจลจึงอยู่ที่ 8–10 วัน ภายในช่วงความเข้มข้นที่กำหนด เมื่อเศษส่วนมวลของตัวเชื่อมโยงข้าม-และไทโอยูเรียลดลง เวลาการเกิดเจลของระบบโครเมียมเจลจะขยายออกไป และความแข็งแรงก็เพิ่มขึ้น ไธโอยูเรียที่มากเกินไปจะเร่งการลด Cr⁶ ให้เป็น Cr³ โดยเร่งการเชื่อมโยงข้าม-ของ HPAM เข้ากับโครงสร้างเครือข่าย จึงทำให้ระยะเวลาการเกิดเจลสั้นลง ตัวเชื่อมโยงแบบกากบาทที่มากเกินไป-จะนำไปสู่-ตัวเชื่อมโยงแบบข้าม-ที่มากเกินไป ทำให้เกิดการคายน้ำเฉพาะที่และการหดตัวในระบบ-ตัวเชื่อมโยงแบบกากบาท ขัดขวางความต่อเนื่องของเครือข่ายเจลและลดความแรงลง Liu Wenjing และคนอื่นๆ พัฒนาระบบเจลเชื่อมโยงข้าม-อย่างช้าๆ โดยใช้ HPAM, -ตัวเชื่อมโยงข้ามโพแทสเซียมไดโครเมต, สารรีดิวซ์โซเดียมซัลไฟต์ และสารรีดิวซ์ซัลไฟด์แบบอ่อน (HN) หลังจากเติม HN ระยะเวลาการเกิดเจลจะขยายจาก 5 ชั่วโมงเป็น 17 ชั่วโมง ระบบนี้ทนต่ออุณหภูมิและเกลือได้ดีเยี่ยม มีความเสถียรทางความร้อนได้ดี และเหมาะสำหรับการ-ปิดกั้นน้ำและควบคุมโปรไฟล์ในแหล่งเก็บน้ำมันที่มีแร่ธาตุต่ำกว่า 50 กรัม/ลิตร และอุณหภูมิ 50–90 องศา

3.1.2 การแนะนำสารเชิงซ้อน

สารคีเลตถูกนำมาใช้เพื่อแข่งขันกับ HPAM สำหรับการประสานงานและการแลกเปลี่ยนโครเมียมไอออนเพื่อควบคุมเวลาการเกิดเจล กรดอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซิลและน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ต่ำมักใช้เป็นสารคีเลต เช่น กรดอะซิติก กรดโพรพิโอนิก กรดมาโลนิก กรดแลกติก และกรดซาลิไซลิก อัลโบนิโอและบาร์โตเสกใช้สารคีเลต เช่น กรดไกลโคลิก กรดซาลิไซลิก กรดมาโลนิก และกรดอะซิติก และพบว่ากรดไกลโคลิก กรดซาลิไซลิก และกรดมาโลนิกมีความสามารถในการชะลอการเกิดเจลในระบบเจลได้ดีกว่ากรดอะซิติก โดยเวลาในการเกิดเจลนานกว่าระบบกรดอะซิติก 12–33 เท่า Gao Zhiyong และคนอื่นๆ สังเคราะห์ตัวเชื่อมโยงข้ามที่ก่อให้เกิดเจล-ที่ช้าโดยใช้ไอออนของโลหะวาเลนต์-สูงและกรดอินทรีย์ ทำให้เวลาในการเกิดเจลสามารถปรับได้ระหว่าง 1–15 วัน

3.2 ระบบเจลโพลีเมอร์เชื่อมขวางแบบช้าๆ PEI

ความต้านทานต่ออุณหภูมิของระบบเจลแลนท์โพลีเมอร์ที่เชื่อมโยงข้าม-ด้วยโครเมียมโลหะอย่างช้าๆ จะต้องไม่เกิน 90 องศา ในการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีอุณหภูมิสูง-สูง- ระยะเวลาการเกิดเจลจะสั้นลงหรือการเชื่อมโยงข้าม-อาจไม่เกิดขึ้น ส่งผลให้ระบบเจลไม่สามารถเจาะลึกเข้าไปในชั้นหินได้ โพลีเอทิลเอนิมีน (เรียกย่อว่า PEI) เป็นโพลีเมอร์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีความเป็นพิษต่ำ- โครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยหมู่เอมีนปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิจำนวนมาก ซึ่งมีปฏิกิริยาทางเคมีสูงมาก ทำให้เป็นโพลีเมอร์อินทรีย์ประจุบวกที่มีความหนาแน่นประจุสูงสุดที่ทราบ

เนื่องจากมีโครงสร้างโมเลกุลพิเศษ นักวิจัยบางคนใช้ PEI เป็นตัวแทนการเชื่อมขวางสำหรับ HPAM และอนุพันธ์ของมันในการควบคุมโปรไฟล์และการใช้งาน{0}}ปิดน้ำในบ่อน้ำมัน PEI เชื่อมโยงข้ามกับกลุ่มเอไมด์ของ HPAM ผ่านปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก ก่อให้เกิดระบบเจลควบคุมโปรไฟล์ที่ใช้โดยทั่วไปในรูปแบบอุณหภูมิปานกลาง- ถึงต่ำ- (40–80 องศา ) Jia Hu และคนอื่นๆ วิเคราะห์กลไกการเกิดเจลของระบบเจล PAM/PEI อย่างเป็นระบบภายใต้สภาวะอุณหภูมิปานกลาง- ถึงต่ำ- (40–60 องศา ) และผลกระทบต่อความพรุนของแกนกลาง สามารถควบคุมเวลาการเกิดเจลได้ระหว่าง 15 ชั่วโมงถึง 9 วัน ซึ่งนานกว่าระบบเจลไอออนโลหะทั่วไปอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม กระบวนการเชื่อมขวางของ PEI กับ PAM ค่อนข้างไวต่ออุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใดเวลาในการเชื่อมขวางก็จะสั้นลง ในปัจจุบัน วิธีการชะลอการเกิดเจลในการก่อตัวที่อุณหภูมิสูง-ส่วนใหญ่จะรวมถึงการปรับ pH ของระบบ การแนะนำไอออนของโลหะ และการรวมกลุ่มโซ่ด้านข้างขนาดใหญ่-เข้าด้วยกัน

3.2.1 การปรับ pH เพื่อชะลอการเกิดเจล

Polyethyleneimine (PEI) molecules contain a large number of positively charged imine groups, making them inherently basic substances. Zou Zhou's research found that under acidic conditions, the presence of H+ leads to the protonation of the positively charged PEI molecules, preventing the PAM/PEI gel system from gelling. Qin Yi and colleagues discovered that the gelling time of the PAM/PEI gel system is 15 minutes at 130°C under weakly alkaline conditions (pH=9), whereas under neutral conditions, the gelling time can be delayed up to 30 minutes. Mohammed and others systematically analyzed the effect of pH on the gelling of the HPAM/PEI gel system at 70–90°C by establishing a mathematical model. The results showed that the gel system gels fastest and most stably at pH=10.5; in strongly alkaline environments (pH>10.5) ยิ่งค่า pH สูง ระยะเวลาในการก่อเจลก็จะนานขึ้นและความหนืดของระบบเจลก็จะน้อยลง และอาจทำให้เจลล้มเหลวด้วยซ้ำ

3.2.2 การแนะนำไอออนของโลหะเพื่อชะลอการเกิดเจล

เนื่องจากไอออนของโลหะ (Na, K, Ca²⁺ ฯลฯ) สามารถป้องกันประจุบนโมเลกุล PEI ได้ จึงสามารถลดการเกิดปฏิกิริยาและทำหน้าที่เป็นตัวหน่วงในการเชื่อมขวาง เกลือของโลหะ เช่น NaCl และ Na₂CO₃ ถูกนำมาใช้เป็นตัวหน่วงในภาคสนาม Li Qiang และคนอื่นๆ ใช้ SiO₂ ที่ดัดแปลงด้วยเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียม-เป็นสารเสริมแรงเพื่อสร้างระบบเจลนาโน SiO₂/โพลีอะคริลาไมด์ (HPAM)/โพลีเอทิลีนอิมีน (PEI) เมื่อความเข้มข้นของ NaCl เพิ่มขึ้นจาก 0 มก./ลิตร เป็น 1.0×10⁵ มก./ลิตร เวลาการเกิดเจลจะล่าช้าจาก 3 ชั่วโมงเป็น 5 วัน แต่ความแข็งแรงของเจลลดลงจากเกรด I เป็นเกรด G

3.2.3 การแนะนำกลุ่มลูกโซ่ด้านข้างขนาดใหญ่-เพื่อชะลอการเกิดเจล

หมู่โซ่ด้านข้างขนาดใหญ่ (เช่น หมู่ซัลโฟเนต) สามารถเพิ่มอุปสรรคแบบสเตอริกของโซ่โมเลกุลโพลีเมอร์ ซึ่งสามารถเพิ่มความต้านทานต่อเกลือและอุณหภูมิของโพลีเมอร์ได้ และชะลอเวลาการเกิดเจล Lü Junxian และคนอื่นๆ ใช้อะคริลาไมด์และ 2-อะคริลามิโด-2-เมทิลโพรเพน ซัลโฟนิกแอซิดเป็นโมโนเมอร์, อะโซไดไอโซบิวทีรามิดีน ไฮโดรคลอไรด์เป็นตัวริเริ่ม และใช้โพลีเอทิลีนอิมีนและ N,N'-เมทิลีนบิซาคริลาไมด์เป็นตัวเชื่อมขวาง ด้วยการรวมโพลีเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระเข้ากับการเชื่อมขวางของโพลีเมอร์ พวกเขาได้พัฒนาสารอุดพอลิเมอร์เชื่อมขวางที่อุณหภูมิสูง PM-1 ซึ่งมีข้อดี เช่น ความแข็งแรงของเจลสูงและเวลาในการเกิดเจลที่ควบคุมได้ที่อุณหภูมิสูง ในระบบตัวแทนการอุด PM-1 ปริมาณที่เพิ่มขึ้นของกลุ่มกรดซัลโฟนิกสามารถปรับปรุงความต้านทานความร้อนของระบบเจลและชะลอเวลาการเกิดเจลได้

แม้ว่า PEI จะมีความเป็นพิษต่ำมาก แต่กระบวนการสังเคราะห์ก็ก่อให้เกิดมลพิษจำนวนมาก วิธีการสังเคราะห์ทั่วไปในปัจจุบันใช้เอทานอลเอมีนเป็นวัสดุเริ่มต้น โดยผลิตภัณฑ์ขั้นกลางเป็นอะซิริดีนที่เป็นพิษสูง และกระบวนการผลิตทำให้เกิดน้ำเสียที่เป็นกรดและด่างจำนวนมาก ทำให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ บริษัท BASF ในเยอรมนีได้พัฒนาวิธีการเตรียม PEI ผ่านการควบแน่นของเอทานอลเอมีนหรือเอทิลีนไกลคอลด้วยเอทิลีนไดเอมีน ซึ่งไม่ได้ผลิตอะซิริดีนเป็นสารตัวกลาง อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานี้ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทรานซิชัน ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมาก และวิธีนี้ไม่สามารถควบคุมโครงสร้างโมเลกุลของ PEI ได้ ทำให้เกิดความไม่แน่นอนและอาจล้มเหลวในการได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมาย

4 Bio-ระบบเจลซีลตามโทน-

การแทนที่สารเคมีในบ่อน้ำมันแบบดั้งเดิมด้วยสารเคมีในบ่อน้ำมันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้กลายเป็นหนึ่งในแนวโน้มสำหรับการพัฒนาในอนาคต ไคโตซาน (CS) เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีมากเป็นอันดับสอง ซึ่งเตรียมโดยการดีอะซิติเลชั่นของไคติน เป็นโพลีแซ็กคาไรด์เชิงเส้นที่มีชื่อทางเคมี P-(1,4)-2-อะมิโน-2-ดีออกซี-ดี-กลูโคส และมีสูตรโมเลกุล (C₆HnNO₄)ₙ จากโครงสร้างโมเลกุลของไคโตซาน จะเห็นได้ว่าสายโซ่โมเลกุลของไคโตซานประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลและหมู่อะมิโนปฐมภูมิจำนวนมาก ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยา เช่น อัลคิเลชันและอะซิเลชันได้ Zhao Shicheng และคนอื่นๆ ใช้น้ำมันสีขาว #7 เป็นเฟสของน้ำมัน อะคริลาไมด์ (AM) และ AMPS เป็นโมโนเมอร์ที่ทำปฏิกิริยา และใช้ CS เป็นตัวแทนเชื่อมขวางเพื่อเตรียมไมโครสเฟียร์ CS/P(AM-AMPS) โดยวิธีรีเวิร์สไมโครอิมัลชัน โดยมีขนาดอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 100 นาโนเมตร และทนต่ออุณหภูมิได้สูงกว่า 200 องศา Yang Yang และคนอื่นๆ ใช้ CS, N,N'-methylenebisacrylamide (MBA) และโพลีอะคริลาไมด์ที่ไฮโดรไลซ์บางส่วน (HPAM) เป็นวัตถุดิบในการเตรียมสารอุดเจลไคโตซานแบบเชื่อมโยงข้ามแบบอินทรีย์ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิ 120 องศาและแร่ธาตุ 30,000 มก./ลิตร เวลาเกิดเจลคือ 16 ชั่วโมงและความแข็งแรงของเจลอยู่ที่ 170 Pa ภายในช่วง pH 3.2–5.6 เมื่อ pH ลดลง ปฏิกิริยาการเชื่อมขวางจะช้าลง แต่ความแข็งแรงของเจลลดลง

ไคโตซานกลายเป็นจุดสนใจในการวิจัยในสาขาต่างๆ เนื่องจากมีโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ อย่างไรก็ตาม ไคตินเป็นสารที่ละลายได้ยากมาก และกระบวนการดีอะซิติเลชั่นของไคตินจะทำให้เกิดน้ำเสียที่เป็นด่างจำนวนมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับปรุงกระบวนการต่อไปเพื่อลดมลภาวะ

5 บทสรุป

ปัจจุบันมีสารปิดกั้นเกือบร้อยชนิดในท้องตลาด แต่มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่เหมาะกับการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีอุณหภูมิสูง-สูง- สารปิดกั้นเจลโพลีเมอร์สามารถควบคุมเวลาการเกิดเจลและความแข็งแรงของเจลได้ในขณะที่มีต้นทุนค่อนข้างต่ำ และมีศักยภาพในการพัฒนาในการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีอุณหภูมิสูง-สูง-

ระบบเจลโพลีอะคริลาไมด์ที่ได้รับการดัดแปลงช่วยเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิและเกลือโดยการแนะนำกลุ่มแข็งที่ไม่ชอบน้ำและ-โซ่ด้านข้างขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงตรงตามข้อกำหนดของการก่อตัวของอุณหภูมิสูง-และ-แร่ธาตุสูง

การนำอนุภาคนาโน-มาใช้สามารถปรับปรุงความต้านทานต่ออุณหภูมิและเกลือของระบบโพลีเมอร์เจลได้ดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของอนุภาคนาโน-ซิลิกาสูงเกินไป อนุภาคเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน ส่งผลให้เวลาการเกิดเจลสั้นลงและความแข็งแรงของเจลลดลง

ตัวเชื่อมขวางที่มีฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์และโครเมียม-แบบทั่วไปเป็นพิษ ในขณะที่ตัวเชื่อมขวางที่เป็นโพลีเอทิลีนไอมีนน้ำหนัก-โมเลกุล-สูงมีความเป็นพิษต่ำมากและแสดงการเชื่อมโยงข้ามที่ล่าช้า ทำให้มีแนวโน้มว่าจะใช้ในการก่อตัวของความเค็มที่-อุณหภูมิสูง-สูง อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตมีความซับซ้อน โดยมีเอทิลีนไอมีนเป็นตัวกลางที่เป็นพิษสูง และเกิดน้ำเสียจำนวนมากในระหว่างการผลิต ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับกระบวนการสังเคราะห์ให้เหมาะสมเพิ่มเติม

การทดแทนสารเคมีในบ่อน้ำมันแบบดั้งเดิมด้วยสารเคมีในบ่อน้ำมันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้กลายเป็นหนึ่งในแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต ไคโตซานเป็นวัสดุโพลีเมอร์ธรรมชาติที่ใหญ่เป็นอันดับสองและมีหมู่ไฮดรอกซิลและหมู่อะมิโนหลักจำนวนมาก ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยา เช่น อัลคิเลชันและเอซิเลชัน ทำให้สามารถทดแทนสารเชื่อมขวางแบบดั้งเดิมได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการดีอะซิติเลชั่นของไคตินทำให้เกิดน้ำเสียที่เป็นด่างจำนวนมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับปรุงกระบวนการเพิ่มเติมต่อไปเพื่อลดมลพิษ