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。

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。

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)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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)₂CH₂CH₂CH₂SO₃Na

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。

两性聚合物是在聚合物分子链上同时引入阳离子和阴离子基团。具有“反电介质效应”（随着盐浓度的增加，粘度更高）的水溶性两性聚合物，是较理想的高温高矿化度油藏驱油剂。两性聚合物是在聚合物分子链上同时引入阳离子和阴离子基团，在淡水中，由于聚合物分子内的阴阳离子基团相互吸引的削弱或 屏蔽，致使聚合物分子比在淡水中更舒展，宏观上表现为聚合物在盐水中的粘度升高或粘度下降幅度小。与部分水解聚丙烯酰胺相比，两性聚合物在盐水溶液中有较高的保留粘度，从而可有效增加水相粘度；同时因其含有适量的阳离子基团，在流经孔隙介质后可有效降低水相的相对渗透率，从而使油相分流系数显著增大，可使采收率有较大提高。

罗文利等报道了AP型两性聚合物AP－125驱采收率比水驱采收率提高24.7%，比高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺驱采收率提高4.3%，显示出良好的应用前景。单体合成等电点状态下两性聚合物AsDA－50，探讨了影响两性离子聚合物等点电的因素，考证了两性聚合物在三次采油中的应用前景。其他两性聚合物：丙烯酰胺／2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸／3－丙烯酰胺基－丙基二甲基氯化铵（AM／AMPS／APDAC），丙烯酰胺／2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸／二甲基二烯丙基氯化铵（AM／AMPS／DMDAAC）三元共聚物均具有较好的抗盐、增粘性。其难点在于离子含量与聚合物性能难以控制，成本高，但仍是一类有发展前景的水溶性聚合物驱油剂。使两种电荷相反的聚电解质相互作用形成聚电解质复合物，是制备两性聚合物的有效手段之。阴阳离子聚电解质可通过静电作用、憎水作用、氢键和范德华力复合形成聚电解质复合物，从而改善体系粘度，提高耐温抗盐、抗剪切性能。研究表明，聚电解质复合物形成过程受到分子结构和反应条件等影响。

陈哲等研究了聚阴离子磺化苯乙烯SPS和聚阳离子丙烯酰胺／二甲基 、二烯丙基氯化铵共聚物[P（AM／DMDAAC）的聚电解质复合物作为驱油剂的应用前景。在两者离子度和配合比例适当时能形成稳定的均相复合体系。具有明显的增粘效果，复合溶液比原溶液粘度提高3.5倍，复合溶液在高温和高剪切下具有良好的粘度保持力。此外，田根林等进行了阴、阳离子聚合物地层内凝胶化改善水驱效果的研究，也取得了良好效果。

近年来，两性聚合物作为新型油田高分子化学剂己应用于石油工程等领域。但是两性聚合物能够满足大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等时，聚合物在不同矿化度盐水中的分子伸展状况变化不大，粘度变化也小，表现出抗盐的性能，但由于发生分子内阴、阳离子基团的内盐结构，溶解性能较差。并且由于离子含量与聚合物性能难以控制，成本高，不过仍是一类有发展前景的水溶性聚合物驱油剂。

问题与缺点：由于发生分子内阴、阳离子基团的内盐结构，溶解性能较差;油田三次采油用聚合物要求增粘能力较强，只有丙烯酰胺单体参与共聚，才能达到此目的，且比较经济;含丙烯酰胺的两性聚合物溶液随着老化时间延长，阴离子度（水解度）不断增大，分子链上正负电荷基团数目出现不相等，分子链的卷曲程度随矿化度的增大而增大，溶液粘度大大下降，抗盐性能逐步消失;更值得重视的是，两性聚合物的阳离子基团会造成聚合物在地层中的吸附量大幅度增加，聚合物大量吸附在近井地带，严重影响驱油效率，增加三次采油成本，可见，两性聚合物的抗温抗盐是有条件的，并不是适用于所有油田。

耐温耐盐单体共聚物的研制的主导思想是研制与钙、镁离子不产生沉淀反应，在高温下水解缓慢或不发生水解反应的单体，如2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸钠（Na－AMPS）,N－乙烯吡咯烷酮（N-VP），3－丙烯酰胺基－3－甲基丁酸钠（Na－AMB），N－乙烯酰胺（N-VAM）等。

将一种或多种耐温耐盐单体与丙烯酰胺共聚，得到的聚合物在高温高盐条件下的水解将受到限制，不会出现与钙、镁离子发生反应出现沉淀的现象，从而达到耐温耐盐的目的。

这类聚合物能够真正做到长期耐温抗盐，但按现在的生产条件得到的耐温抗盐单体成本太高，大规模用于三次采油在经济效益上难以保证，还必须进行大量的攻关研究，降低耐温耐盐单体的生产成本，提高单体的聚合活性。

耐温耐盐单体共聚物的研制思路是：研制与钙、镁离子不产生沉淀反应，在高温下水解缓慢或不发生水解反应的单体，如2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸钠（Na－AMPS）、N－乙烯吡咯烷酮（N－VP）、3－丙烯酰胺基－3甲基丁酸钠（Na－AMB）、N－乙烯酰胺（N－VAM）等，将一种或多种耐温耐盐单体与丙烯酰胺共聚，得到的聚合物在高温高矿化度条件下的水解将受到限制，不会出现与钙、镁离子反应发生沉淀的现象，从而达到耐温耐盐的目的。

研究表明当聚丙烯酰胺的水解度小于40%时，聚丙烯酰胺在盐水中的粘度随水解度的升高而增大，溶液中的聚丙烯酰胺遇钙、镁离子不会产生沉淀；当聚丙烯酰胺的水解度大于40%时，聚丙烯酰胺在盐水中的粘度随水解度的升高而降低，溶液中的聚丙烯酰胺与钙、镁离子发生沉淀。根据这一原理，解决聚合物的耐温抗盐问题，要求耐温耐盐单体占聚合物含量20%～60%（根据温度的不同而定）。这类聚合物能够真正做到长期耐温抗盐。但按现有的生产条件（合成原料、合成方法、生产工艺）得到的耐温耐盐单体成本太高，聚合活性远低于丙烯酰胺，聚合得到的共聚物分子量低、成本高，只能少量用于特定场合，大规模用于油田三次采油在经济上难以承受，还必须进行大量的攻关研究，降低耐温耐盐单体的生产成本，提高单体的聚合活性。

朱麟勇等人研究了丙烯酰胺（AM）/丙烯酸（AA）/2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸（AMPS）共聚物在90℃的水解反应。结果表明，共聚物这时的水解反应不遵循单调动力学模式，而具有两个反应阶段，它们分别属于分子间和分子内的反应机制。在第一阶段，AM单元发生水解反应占主导地位，它受氢氧根离子的浓度的控制，反应速度的强烈取决与pH值，在第二阶段，AMPS单元水解是主要反应，由于邻近AA单元的分子内催化作用，反应速度和pH关系不大，讨论了共聚物的组成和链构象对水解反应的影响。

疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，其溶液特性与一般聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。在稀溶液中大分子主要以分子内缔合的形式存在，使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘数（η）降低。当聚合物浓度高于某一临界浓度（临界缔合浓度c）后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构——动态物理交联网络，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高。小分子电解质的加入和升高温度均可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强。在高剪切作用下，疏水缔合形成的动态物理交联网络被破坏，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除后大分子链间的物理交联重新形成，粘度又将恢复，不发生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。

疏水单体主要有油溶单体、两亲性单体（同一单体中含疏水基团和亲水基团），将疏水单体与丙烯酰胺共聚得到疏水缔合聚合物。因此，采用少量疏水单体与丙烯酰胺共聚得到的疏水缔合聚合物，可以出现经济高效增稠盐水的现象，这一特性使得疏水缔合聚合物的研制成为热点研究课题。

然而，全面分析疏水缔合聚合物水溶液的动态缔合过程，可以发现疏水基团的疏水缔合聚集，随着溶液中聚合物分子的布朗运动和聚合物分子链节旋转引起的分子构型变化，使同一分子链上的疏水基团参与到疏水缔合聚集交联网络中，即产生分子内缔合交联网络，造成大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘数降低。疏水缔合聚合物在搅拌溶解时，分子以扩散和舒展为主，表现出以分子间缔合占主导的溶液性能；而从疏水缔合聚合物在水溶液中发生分子内和分子间的缔合从概率和分子的构象稳定的角度分析，分子内缔合应高于分子间缔合。因而，疏水缔合聚合物的溶液稳定性能极差，随着考查时间延长，聚合物溶液的粘度急剧下降，甚至出现缔合相分离现象（即沉淀）。同样的原理可以解释疏水缔合聚合物水溶性差，过滤因子高；产品以胶体形式出现，很难经济地制成水溶性满足油田三次采油要求的粉剂产品（干燥前加入大量表面活性剂可以改善疏水缔合聚合物的溶解性，但对疏水缔合性能影响大，且聚合物的生产成本增加）；升高温度虽有利于提高疏水基团的疏水性，增强疏水缔合性能，但也更加快了分子内缔合的速率，溶液的长期稳定性更差，而且以丙烯酰胺为主的疏水缔合聚合物，无法消除高温下酰胺基水解成羧钠基的反应，从机理上分析不具备长期耐温抗盐的特性。

另外，疏水单体单元沿聚合物分子主链的序列分布是影响其溶液粘度的重要参数。非均相共聚和均相共聚的产物是无规则结构，也就是说疏水缔合聚合物的产品质量是难以控制的（虽采用胶束聚合技术可以解决此问题，但生产成本将大大增高）；疏水缔合聚合物的分子量小，弹性差，弹性驱油效果（与粘性驱油效果相当）大大下降，影响聚合物驱油的效果；疏水缔合聚合物的分子量小，在较高浓度时才发生缔合效应，在较低浓度时不发生缔合作用，此时的溶液比普通聚丙烯酰胺的粘度低得多。也就是说，疏水缔合聚合物溶液不抗地层水的稀释，而进行三次采油的地层恰恰是高含水地层；小分子电解质的加入可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强，这也将导致在高矿化度下，疏水缔合聚合物加剧分子内的缔合，矿化度的变化对疏水缔合聚合物的影响很大，疏水缔合聚合物不抗高盐。

叶林等采用自由基共聚合反应制备了水溶性丙烯酰胺（AM）／2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸钠（NaAMPS）/2－甲基丙烯酰氧乙基－二甲基十二烷基溴化铵（DM－DA）疏水两性共聚物，经测试表明，由于在同一聚合物中引入了疏水结构及两性离子结构，这类疏水两性聚合物表现出较好的耐温抗盐等性能。李季等研究了丙烯酰胺，2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸及－种既含磺酸基又含疏水性长链烷基的两亲性表面活性单体的三元共聚物ZYS，经测试该共聚物在溶液中具有较高的耐盐性、短期和长期耐温性、注人性(滤过性)及流过毛细管时的抗剪切性。

西南石油学院的王健等人研制了一种新型水溶性缔合聚合物（water solube associative polymers）是分子链上含有正负两种电荷基团的一种水溶性高分子，与仅含有一种电荷的水溶性阴离子型或阳离子型聚合物相比，他们的性能十分独特。例如分子链间与分子链内的作用力，只含有一种电荷的聚电解质的静电作用力仅为斥力，而新型缔合聚合物的静电作用力即可为引力，也可以是斥力，取决于分子链中正负电荷的相对数目。在溶液性质方面，大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等的新型两性聚合物，其盐水溶液的粘度不但不降低反而升高，呈现出十分明显的反聚电解质效应。该新型水溶性缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯基单体阳离子疏水单体在新型氧化还原体系存在下聚合而成的。

我国科学研究者经过多年探索，研制出了一系列新型驱油聚合物。冯玉军等人采用表面活性大单体十六烷基二甲基烯丙基氛化钱，以过硫酸钾为引发剂，合成了AM/C_l6DMAAC/AA疏水缔合三元共聚物，它克服了胶束聚合中存在的聚合物纯化与后处理困难等问题；研究表明该缔合聚合物具有很好的耐温抗盐性能，能够满足聚合物驱油的要求丙烯酰胺/2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸/丙烯酰胺/2－丙烯酰胺基－2－十二烷基乙磺酸(AM/AMPS/AMC，指)三元共聚物。它具有良好的耐温、抗盐性能，不敏感磺酸基团的引入，明显提高了聚合物的耐盐性，来自AMC₁₄S疏水基团的缔合作用，改善了聚合物分子的耐温、抗盐性能，提高了聚合物分子在盐水中的性能，提高了聚合物分子在盐水中的粘度，是一种适合于高温高矿化度油藏的驱油剂。

叶林等人采用自由基聚合的方法，合成了疏水化水溶性M/NaAMPS/DMDA三元共聚物，研究表明：表观粘度随NaCl浓度的增加而提高，无机盐的加入一方面使溶剂极性增强，从而使疏水效应增强；另一方面它屏蔽了分子内正负离子基团的相互作用，使内盐键受到破坏，分子链扩张，溶液粘度显著上升。许国强、黄志红采用不使用表面活性剂，而直接使用表面活性大单体丙烯酸十四酯(TA)，利用BPO为引发剂，合成了AM/TA疏水缔合二元共聚物，避免了后处理过程的复杂性，并进一步研究了疏水单体TA的用量、反应温度、剪切速率等因素对聚合物特性粘度的影响，实验表明:当疏水基含量在0.43～0.65mol%时，共聚物溶液在1.5%NaCl盐水中增粘效果明显。

孙克时、姚永南等人以AM, DEAM, NaAMPS为单体，通过在水溶液中自由基引发共聚的方法合成了AM/DEAM/NaAMPS疏水缔合三元共聚物，制得的聚合物分子量大于1200万，由于其结构中含有离子基团与乙基基团，使其对外界阳离子的进攻不敏感，而DEAM具有疏水性，增粘效果明显，耐温抗盐性能明显优于HPAM。刘伯林等人合成的丙烯酰胺/2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸/N－乙烯基－2－吡咯烷酮(AM/AMPS/NVP )三元共聚物，由于引入了一些分子链刚性强的环状基团，提高了其耐温抗盐性能。N－乙烯基－2－吡咯烷酮的每个单体单元都含有非极性的疏水基和高极性亲水的酰胺基，因此，它的特性与双亲特性有密切关系。当共聚物中N－乙烯基－2－吡咯烷酮含量增加时，共聚物溶液的粘度几乎不变，这一现象说明非离子的NVP单体对盐不敏感。刘伯林等人做了上述共聚物标准盐溶液的抗老化性能实验。当样品老化130天时，其表观浓度绝对值均在6.0mPa.s以上，这是由于共聚物中引入了抗盐单体N－乙烯基－2－吡咯烷酮，有效地抑制了－CONH₂的水解。N－乙烯基－2－吡咯烷酮是一种合成水溶性聚合物单体，具有活性中心基原子可以通过和水合物表面形成氢键，将该环吸附到水合物表面，并使之成为笼型水合物的一部分，而与NVP的其它环联合作用抑制水合物的增长，从而有效地抑制了－CONH₂的水解。

在国外改性聚丙烯酰胺的研究方面，主要有美国埃克森研究与工程公司的D. N. Schulz等人，以及美国南密西西比大学的McCormick等人，Bock等人对改性的聚丙烯酰胺做了大量的研究。McCormick等人用十二烷基硫酸钠为表面活性剂，过硫酸钾为引发剂，合成了不同疏水侧链的长度及不同单体含量的AM/N－烷基丙烯酰胺，并分别考察了共聚物水溶液在不同浓度、不同矿化度、温度、剪切速率下的性质。实验中发现，随着疏水链长度的增加，共聚物水溶液的粘度下降。AM/C₈AM与AM/C₁₀AM共聚物，在疏水单体投料超过0.75%时，仍可溶于水，超过1.0%时不溶于水。当疏水单体比例增加时，溶液的表观粘度对溶液浓度的依赖性增加。当溶液的浓度达到临界浓度时，表观粘度发生突跃，这是由于疏水缔合作用引起的。McCormick等人在共聚物分子链上引入了离子基团，增加了疏水化水溶性聚合物在水溶液中的溶解性。它在水溶液中，通过此方法改性的聚合物性能受静电斥力与疏水缔合作用的影响。静电斥力倾向于使分子链扩张，增大流体力学体积，同时使聚合物分子内缔合收到限制，疏水基团的存在倾向于缔合，提高聚合物的增粘效果。他们采用胶束聚合的方法合成了3种疏水改性的三元共聚物：AM/C₁₀AM/NaA, AM/C₁₀AM/AMPS, AM/C₁₀AM/NaMB。它们在水溶液中显示出典型的聚电解质的高效增粘性。当加入小分子的电解质后，静电荷被屏蔽，同时介质的极性增加。在临界缔合浓度以下，分子链收缩，流体力学体积减小，溶液的表观粘度减小。在临界缔合浓度以上，缔合作用受离子基团的种类与主链距离的影响。Bock等人研究了水解度为18%的特性粘度分别为2.0, 7.6, 8.4dL.g^-1的三种N－正辛基丙烯酰胺/丙烯酰胺的共聚物，其共聚物的水溶液在2%的盐水中与给定聚合物浓度下，随聚合物特性粘度的增加，溶液的粘度显著增加，缔合作用明显增强。

Schulz等人合成了具有表面活性大单体，如丙烯酸聚氧乙烯酯、丙烯酰胺基烷基乙磺酸等，该单体同时含有疏水基与亲水基，在共聚时不需要加入表面活性剂，可直接采用传统的自由基水溶液共聚的方法合成了疏水缔合共聚物，当它们与丙烯酰胺共聚时，得到的聚合物在盐水中表现较高的粘度，能够达到驱油的要求。

Bock等人采用胶束聚合的方法，以过硫酸钾为引发剂，在水溶液中讲行自由基聚合的方法合成了AM/CSAM/NaA三元共聚物，研究表明，该缔合聚合物具有独特的流变性能，由于疏水基的存在，发生缔合作用，流体力学体积增大，在盐水中具有很好的增粘作用。

梳型聚合物的研制思路是在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团，由于亲油基团和亲水基团的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳子形状。经过大量的试验表明此聚合物在盐水中的增稠能力比目前国内外的超高分子量聚丙烯酰胺在盐水中的增稠能力提高50％以上，溶解性与过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求。

梳形聚合物的研究只有十多年的历史，研制的主要目标是解决高分子表面活性剂由于分子量、分子内及分子间易于相互缠结，不易在表/界面上排列，难以在表/界面上吸附，以及高分子表面活性剂分子量仍不高的问题。仿照生物聚合物的分子结构，增大聚合物链的刚性和分子结构的规整性，使得聚合物分子链的卷曲困难，分子链旋转的水动力学半径增大，耐盐增粘能力得到巨大的提高。

高分子化学中按结构分类的方法，梳形聚合物属接枝共聚物范畴，但它们与一般接枝共聚物在分子精细结构方面有明显的区别：

（1）梳形聚合物分子中所有侧链（梳齿）等长且短于主链；

（2）梳形聚合物的接枝密度远高于一般接枝聚合物：梳形聚合物分子中的每一个重复单元均带有一个或两个接枝链（梳齿）。

至今，关于梳形聚合物尚无一个严格的定义，能够同时满足上述两个条件的聚合物原则上均属于梳形聚合物范畴。

梳型聚合物的研制思路是：在高分子的侧链同时带有亲油基团和亲水集团的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲、缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳形。这将增大聚合物分子链的刚性和分子结构结构的规整性，使聚合物分子链的卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，增粘抗盐能力得到很大提高。目前，已有类似梳型聚合物的粉剂样品合成报道。性能评价实验表明，此聚合物在盐水中的增稠能力比目前国内外超高相对分子质量聚丙烯酰胺在盐水重的增稠能力提高50%以上，溶解性及过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求，合成成本与聚丙烯酰胺相近，表现出良好的应用前景。

王玉普等人根据文献调研分析和从事耐温耐盐聚合物研究的经验，认为采用仿照生物聚合物的分子结构，设计合成抗盐聚合物的结构有发展前途。也就是说，增大聚合物分子链的刚性和分子结构的规整性，使得聚合物的分子链的卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，增粘抗盐能力得到巨大的提高，这种提高聚合物抗盐能力的原理，正好与梳型聚合物的研制思路有极类似之处。同时他们还应用分子设计理论，通过合成具有类似梳型结构的高分子聚合物，解决油田三次采油用聚合物抗盐能力差的问题，大幅度提高聚合物在盐水中的增稠能力，而不是解决高分子表面活性剂所存在的问题。经过大量的试验探索，他们已经合成出了类似梳型聚合物的粉剂样品，经性能评价试验表明，此聚合物在盐水中的增稠能力比目前国内外的超高分子量聚丙烯酰胺在盐水中的增稠能力提高50％以上，溶解性与过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求，合成成本与聚丙烯酰胺相近。

梳形抗盐聚合物在大庆、胜利和华北油田的聚合物驱、三元复合驱和深部调驱现场应用中，已取得很好的效果，成为了新一代高效驱油剂。进一步改进梳形抗盐聚合物的结构研究取得重大进展，增稠能力大幅度提高，进一步验证了梳形聚合物分子设计理论。

综合考虑以上几类聚合物的特性，设计聚合物分子使其同时具有以上两类或三类聚合物的特点，即将阳离子单体、阴离子单体、耐温耐盐单体、疏水单体、阳离子疏水单体分别进行组合共聚，这是目前国内外最热门的研究课题。

这类聚合物比上述单一的两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物具有优良而独特的性能，应用领域得到进一步拓宽，但在耐温耐盐机理上仍不能克服两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物存在的问题。

综上所述，油田现用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的问题，在一定程度上的到了解决，但溶液粘度抗温抗盐性未得到很好满足。随着开采深度日益加大，地层的温度和含盐量都显著增大，因而更迫切要求能解决高温和高盐度对聚合物增粘性的影响问题。由于使用成本因素，更需要极稀溶液在高温和高盐（如饱和盐水）等恶劣条件下保持足够高的粘度。国内外学者解决采油过程中高温、高盐度条件下聚合物溶液粘度降低的主要途径是用“抗温、抗盐”的手段，其解决方法集中体现在增强聚合物的链刚性和增大聚合物分子量上。增强链的刚性在一定程度上可以抵抗高温、高盐度的影响，但其能力有限，而且还会使溶解性能变差，并且粘度不易调控，难以适应不同地质条件和施工工艺的要求；增大聚合物分子量虽可降低粘度下降的幅度，使保留粘度增大，但同时又会导致溶解困难、易机械降解、易吸附、在低渗底层截留等问题。

总之，目前国内外所用聚合物现状不能很好的满足高温高矿化度地层对驱油用聚合物的要求，因而研究新型耐温抗盐聚合物有着重要的现实意义和经济前景。在解决油田用聚合物的问题时，国内外学者主要集中在高温、高矿化度条件下聚合物溶液粘度降低的问题上，其解决办法主要集中在增强聚合物链的刚性和增大聚合物分子量上。增强链的刚性在一定程度上可以抵抗高温、高盐度的影响，但其能力有限，而且还会使溶解性能变差，并且粘度不易控制；增大聚合物的分子量虽可降低粘度下降的幅度，使保留粘度增大，但增大分子量又会导致溶解困难、易机械剪切降解、在低渗地层易截留等问题，其最终作用效果十分有限。查阅已有的文献，国内外现有疏水改性聚合物研究的结果在油田作业中存在以下问题：

（1）疏水改性聚合物的增粘性与水溶性之间的矛盾没有得到很好的解决；

（2）疏水改性聚合物的合成工艺难以实现大规模工业化生产，所用单体价格昂贵，且普遍不能从市场获得；

从某种意义上讲，解决驱油用聚合物所面临的难题，必须在研究聚合物水溶液的物理化学特性及其微观结构的基础上，进行新型水溶性聚合物的分子结构设计，研制出这类聚合物，才可能从根本上解决这个问题。     

针对聚合物驱存在着的耐温、耐盐、耐剪切性能差、出砂等许多问题，在聚合物驱的技术上发展了凝胶体系驱油技术。Smith等在上世纪80年代中期对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和柠檬酸铝的交联体系进行了室内配方研究，于90年代中期提出了胶态分散凝胶(Colloidal Disepersion Gel，CDG)的概念。在胶体化学学科中，胶态分散体系是指粒径在1～100nm的分散相在分散介质中的分散体系。Smith等所得到的HPAM交联体系是不是严格概念上的胶态分散体系，并未见到有关的实验研究报道。某些文献指出聚合物分子发生分子内交联形成凝胶颗粒的可能性，但并未指明形成分子内交联凝胶粒子的条件。近几年，国内专家也对胶态分散凝胶进行了研究。通过综合分析各方面的研究结果，我们认为：胶态分散凝胶是由低浓度的聚合物和交联剂形成的非三维网络结构的凝胶体系，即主要由分子内交联的聚合物分子线团构成的胶态粒子分散在水介质中所形成的具有凝胶属性和胶体性质的热力学稳定体系。

聚合物凝胶体系技术的基本原理是将聚合物溶液和交联剂在地面或地下进行交联，形成凝胶体系或胶态分散凝胶体系而堵住高渗带的水流通道，迫使水流改向到剩余油较多的部位或层位，以有效地扩大波及体积，提高原油采收率。根据油层特征的不同，地层流体转向技术所用的凝胶体系也不相同。从流动特征上看可以分为两种类型：

（1）不流动型凝胶体系。该体系强度大，粘度高，成胶后不易流动。主要针对裂缝和大孔隙、级差较大的厚油层和非均质严重的多层油藏。

（2）流动型凝胶体系。该体系所用的聚合物浓度一般比较低，粘度不大，胶凝过程缓慢。注入地层后逐渐交联成很小粒径的胶粒，并吸附/滞留在多孔介质中，形成胶态分散凝胶，在高渗透层中造成很大的渗流阻力，其量值可以比聚合物高出数十倍，迫使流体转向低渗层，起到调节油层内油水流度比的作用，它适用于有相当渗透率级差的厚层、或虽有夹层但有一定连通性的油藏。

凝胶体系可视为聚合物驱的互补和延续，它和聚合物驱相比具有所用化学剂量少、成本低、投资回收快等特点。用于近井地带处理的交联聚合物属于不流动凝胶，该体系强度大，粘度高。主要有以下特点：

（1）形成的强凝胶具有较强的抗干扰能力，可用于高矿化度油藏。

（2）高分子量的凝胶应用于裂缝和高渗透带的分子量的凝胶用于近井地

带的非裂缝的胶结岩层。

（3）适用的温度范围广。然而油水井的凝胶处理技术仅仅放置在近井地带，后续的流体可通过纵向的流动绕过凝胶，而无法改善油藏深部的情况，且近井处理的强凝胶一般浓度高，成本昂贵无法实现大剂量的注入，因此又发展了胶态分散凝胶技术，它属于流动型凝胶体系。

该技术的关键是控制聚合物分子交联的程度，使聚合物在交联剂的作用下不形成三维网络结构，而仅仅是分子内部交联或几个分子间的交联。为使其不形成三维网络结构，其聚合物浓度较低（一般小于500mg/L），因此其注入的粘度较小，注入过程中不会因为使用胶态分散凝胶而导致注入压力明显升高，从而进入低渗透层的量相对减少，并且是缓慢交联，因此可深入地层深部。

近几年，虽然交联聚合物的凝胶处理技术无论在室内或是在矿场应用方面都取得了很大的发展，但仍然存在一些问题，主要问题之一就是如何控制交联剂与聚合物的成胶速度和凝胶速度，从而使得凝胶既能进入地层深部起到一定的调剖作用，又能流动起到驱油的作用。

抗温耐盐驱油用聚合物的研制开发对于扩大聚合物驱的适用范围和提高聚合物驱的效果具有重要的意义。在研制开发新型抗温耐盐聚合物的同时，进一步提高聚合物的分子量和减低成本也是很重要的。天然聚合物的改性也是值得关注的一个研究方向。