礦化度對疏水締合聚合物溶液溶解時間影響探究

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1、礦化度對疏水締合聚合物溶液溶解時間影響探究　　摘要：疏水締合聚合物是在親水的聚丙烯酰胺大分子主鏈上引入少量疏水基團合成的新型水溶型聚合物。其有耐溫耐鹽的良好特性。但是疏水基的引入降低了聚合物的水溶性，增加了溶解時間。本文以渤海某油田地層水的離子構成作為參考，通過配制不同礦化度溶液來溶解疏水締合聚合物，探索礦化度對疏水締合聚合物溶液粘度及溶解時間的影響，并從原理上解釋了出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因。最終發(fā)現(xiàn)，隨著礦化度升高，疏水締合聚合物溶液粘度降低，溶解時間增大。這種現(xiàn)象是由于礦化度升高，溶液中電解質增多，溶液極性增強，影

2、響了疏水締合聚合物分子的展開和締結。關鍵詞：疏水締合聚合物礦化度溶解時間粘度在我國三次采油技術中，聚合物驅是應用最廣泛，也是目前最為有效的驅油技術。作為驅油聚合物，部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）已經在全國范圍內取得了廣泛的應用。但在高礦化度油藏使用時，其粘度損失很大[1]。耐鹽能力差就成為了主要問題，使得驅油效果大打折扣。為了解決這個問題，近些年來國內外學者進行了深入地研究，其中疏水締合聚合物受到了廣泛關注[2-6]。7疏水締合聚合物是在親水的聚丙烯酰胺大分子主鏈上引入少量（一般小于摩爾濃度2%）[7]疏水基團合

3、成的新型水溶型聚合物。非極性疏水基團的引入使得其溶液性質發(fā)生了很大的變化：當水溶液中聚合物的濃度增大時，疏水基團會使分子鏈發(fā)生締合作用，構成空間網狀，增粘效果明顯。而且在鹽水中，締合而成的網狀結構有一定的抗鹽性。但是也正是由于疏水基團使得疏水締合聚合物的水溶性變差，溶解時間變長。疏水締合聚合物的溶解時間是一個很重要的參數(shù)，其直接關系到驅油工程裝備的規(guī)模。陸上油田可以通過增加熟化罐的個數(shù)和容積解決聚合物溶液的配制問題，但是在面積、空間和承重都十分有限的海上平臺上，過于龐大工藝系統(tǒng)是海上油田聚合物驅技術大規(guī)模應用的瓶

4、頸。本文中，筆者以渤海某油田地層水的離子構成為參照，通過配制不同礦化度溶液，探索疏水締合聚合物粘度和溶解時間的變化規(guī)律，并從微觀原理上解釋了出現(xiàn)此規(guī)律的原因，為不同礦化度油藏使用疏水締合聚合物驅油做出參考。一、實驗部分1.原料與試劑本實驗所使用的疏水締合聚合物AP-P4呈固體粉末狀，固含量93%，分子量約為113×107，水解度為27%。試驗中還使用NaCl，MgCl2·6H2O，CaCl2，Na2CO3，K2SO4，其規(guī)格均為分析純，生產廠家為成都市科龍化工試劑廠。參照的渤海某油田的地層水，總礦化度為9374.

5、127mg/L，離子組成如下表所示：表1地層水離子組成配制不同礦化度的溶液時，各離子保持上表中相互的比例不變。2.實驗裝置實驗中用到的關鍵儀器是BrookfieldDV+pro粘度計，電子天平，水浴恒溫箱，恒速攪拌器等。實驗裝置圖1所示。水浴恒溫箱穩(wěn)定在45℃，恒速攪拌器轉速為100rpm，每組實驗配制的疏水締合聚合物濃度均是5000mg/L。3.實驗方法3.1配制1L目標礦化度的溶液裝入燒杯，放入恒溫水浴箱中，溫度調到45℃。燒杯中插入攪拌器開始攪拌，攪拌器轉速為100rpm。3.2恒溫水浴箱加熱20min后，

6、迅速稱取5g疏水締合聚合物并加入到燒杯中，開始計時。3.3每過5min，用移液管移取一定量的聚合物溶液進行粘度測試，記錄下時間點以及其對應的粘度值。3.4聚合物溶液粘度值達到最高點，并能穩(wěn)定30min以上，則停止試驗。圖1實驗裝置簡圖二、結果與討論1.溶解時間的確定7疏水締合聚合物在不同礦化度溶液溶解過程，可以看作是粘度隨著時間的變化過程。如下圖所示：圖2聚合物溶液粘度隨水質礦化度變化曲線圖溶解開始后，溶液的粘度在一段時間內保持在0附近，這是因為疏水締合聚合物的大分子鏈還沒舒展開，不能增加溶液的粘度。這個過程稱為

7、溶脹階段。溶脹過程結束后，溶液的粘度升高達到最大值，并在此值附近一定范圍內保持穩(wěn)定，即認為是溶解完成。此時疏水締合聚合物的分子都展開到了最大程度，并且相互締結成穩(wěn)定的網狀結構。達到最大值所用的時間即是溶解時間。不同礦化度溶液溶解疏水締合聚合物所對應的最終粘度和溶解時間，可以從上圖讀出。2.礦化度對疏水締合聚合物溶液粘度的影響礦化度對疏水締合聚合物溶解粘度的影響如下圖所示：圖3聚合物溶液粘度隨水質礦化度變化曲線圖隨著礦化度升高，疏水締合聚合物溶液完全溶解后的粘度降低。礦化度從10000mg/L上升到90000mg/

8、L，相對應的聚合物溶液的最終粘度從5100mPa.s降至1700cmPa.s。從曲線的趨勢也可以看出，隨著礦化度的升高，聚合物溶液粘度下降的幅度在逐漸減小。當?shù)V化度上升到60000mg/L后，聚合物溶液的粘度幾乎不再繼續(xù)下降，而是平穩(wěn)地保持在某一值附近。73.礦化度對疏水締合聚合物溶解時間的影響礦化度對疏水締合聚合物溶解時間的影響如下圖所示：圖4疏水締合聚合物度溶解時間隨