耐鹽型聚合物調(diào)剖劑的影響因素研究

于欣，李磊，郭繼香

（1.天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402；2.中國石油大學(xué)（北京），北京102249）

耐鹽型聚合物調(diào)剖劑的影響因素研究

于欣1，李磊1，郭繼香2

（1.天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402；2.中國石油大學(xué)（北京），北京102249）

針對(duì)耐鹽型聚合物GY-5調(diào)剖劑，分別考察地層水礦化度、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度以及pH值等因素對(duì)聚合物成膠情況的影響，確定最佳使用條件，并著重分析了各種因素的影響。

耐鹽聚合物；調(diào)剖劑；影響因素

本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室研制的耐鹽型聚合物GY-5調(diào)剖劑進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，分別考察地層水礦化度、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度以及pH值等因素對(duì)聚合物成膠情況的影響。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1.1.1實(shí)驗(yàn)材料

藥品：耐鹽型聚合物GY-5，相對(duì)分子質(zhì)量1800萬，北京博瑞泵克科技發(fā)展公司；交聯(lián)劑SC-100；固化劑。

1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器：黏度計(jì)，DV-II，美國BROOKFIELD；電子天平，F(xiàn)A2004C，上海越平科學(xué)儀器有限公司；磁子攪拌器，JB-1，上海雷磁新儀器有限公司；干燥箱，電熱鼓風(fēng)，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；壓力容彈；燒杯，200mL容量。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1模擬水的配制

配制500mL不同礦化度模擬地層水，配方如表1：

表1　不同礦化度模擬地層水的配方

1.2.2礦化度對(duì)成膠性能的影響

分別用不同礦化度的模擬地層水配制濃度為0、2000、5000、8000、10000、12000、15000、18000mg/ L的耐鹽型聚合物GY-5溶液，取200g耐鹽型聚合物GY-5溶液，加入0.60g交聯(lián)劑SC-100和0.50g固化劑，攪拌均勻，用塑料薄膜密封，40℃下測(cè)其黏度?？疾斓V化度對(duì)其成膠性能和成膠時(shí)間的影響。在40℃烘箱中每隔2h測(cè)一次聚合物黏度，直至黏度不再增大為止。此時(shí)記錄其成膠時(shí)間分別為: 7、22、23、25、26、28、30、32h。

1.2.3聚合物濃度對(duì)成膠性能的影響

蒸餾水配制不同濃度的聚合物溶液，分別為500 mg/L、1000 mg/L、1500 mg/L、2000 mg/L、2500 mg/L。取溶液200g，加交聯(lián)劑0.50g和0.50g固化劑，攪拌均勻，用塑料薄膜密封，于40℃烘箱中每隔2h測(cè)一次聚合物黏度，直至黏度不再增大為止。此時(shí)記錄其成膠時(shí)間分別為：20、15、10、9、7h。

1.2.4交聯(lián)劑SC-100對(duì)聚合物成膠性能的影響

配制濃度為1000mg/L的耐鹽型聚合物溶液，加入1.00g固化劑（20%），改變交聯(lián)劑SC-100用量，分別為0.50g，0.75g，1.00g，1.25和1.50g。在40℃烘箱中每隔2h測(cè)一次聚合物黏度，直至黏度不再增大為止。此時(shí)記錄其成膠時(shí)間為:26、22、20、18、7h。

1.2.5pH值對(duì)聚合物成膠性能的影響

配制濃度為1000mg/L的耐鹽型聚合物溶液，加入0.30g交聯(lián)劑SC-100和0.20g固化劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值分別為pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9，分別測(cè)其成膠后黏度，考察pH對(duì)其成膠后黏度的影響。

2　結(jié)果與討論

2.1礦化度對(duì)不同聚合物成膠性能的影響

不同礦化度下耐鹽型聚合物溶液在40℃下成膠前后的黏度變化如圖1所示。

圖1　不同礦化度下耐鹽型聚合物成膠后的黏度變化

從圖1中可以看出，受所加交聯(lián)劑SC-100和固化劑的影響，成膠后黏度較大。隨著礦化度增加，黏度下降幅度較小，表現(xiàn)出較好的耐鹽性?？蛇m當(dāng)改變濃度、交聯(lián)劑SC-100和固化劑的用量做進(jìn)一步的高溫高鹽性實(shí)驗(yàn)。

2.2聚合物濃度對(duì)成膠性能的影響

不同濃度下耐鹽型聚合物溶液成膠前后的黏度變化如圖2所示。

圖2　不同濃度下耐鹽型聚合物成膠后的黏度變化

從圖2和1.2.3中所記錄的成膠時(shí)間表中可以看出，聚合物濃度對(duì)耐鹽型聚合物溶液成膠后的黏度的影響顯著，聚合物濃度增大，黏度顯著增大，成交時(shí)間縮短。考慮到成交時(shí)間太快或初始黏度太大影響注入性能，所以耐鹽型聚合物的最佳檢測(cè)用濃度為1000mg/L。

2.3交聯(lián)劑SC-100對(duì)聚合物成膠性能的影響

濃度為1000mg/L耐鹽型聚合物溶液在固化劑用量為20%時(shí)，不同交聯(lián)劑用量下成膠后黏度變化如圖3所示。

圖3　不同交聯(lián)劑用量下的耐鹽型聚合物溶液成膠后黏度的變化

從圖3和1.2.4中所記錄的成膠時(shí)間可以看出，隨交聯(lián)劑用量的增加，成膠時(shí)間縮短，成膠后黏度先增大后降低。在低用量時(shí)，聚合物的成膠黏度隨著交聯(lián)劑SC-100用量的增加而減小，但當(dāng)交聯(lián)劑SC-100用量超過一定的量時(shí)聚合物成膠后的黏度會(huì)明顯下降。交聯(lián)劑SC-100的最佳用量為1.00g。

2.4pH值對(duì)耐鹽型聚合物成膠性能的影響

pH值對(duì)耐鹽型聚合物溶液在40℃下的成膠后黏度的影響如圖4所示。

圖4　pH值對(duì)耐鹽型聚合物溶液成膠后黏度

由圖4可看出，pH=8時(shí)，成膠黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它，所以可得出適宜的pH為8，酸性條件下成膠明顯加快，但黏度較低。pH大于10時(shí)，耐鹽型聚合物很可能發(fā)生了水解。

3　結(jié)論

3.1地層水礦化度的影響

體系的抗鹽性是決定調(diào)剖劑性能的重要指標(biāo)，因?yàn)榇蠓肿泳酆衔镌诟唠x子度的環(huán)境下會(huì)發(fā)生卷曲，影響交聯(lián)，因此對(duì)配方抗鹽性進(jìn)行考察是現(xiàn)場試驗(yàn)成功的關(guān)鍵。從中可看出礦化度越高，體系成膠時(shí)間越長，成膠速度越慢。

3.2聚合物濃度的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聚合物濃度對(duì)成膠行為有較大的影響，隨著聚合物用量的增大，成膠時(shí)間縮短，形成的膠體強(qiáng)度增大。當(dāng)聚合物濃度偏低時(shí)，體系黏度低且增加很慢，成膠時(shí)間過長而聚合物濃度偏高時(shí)，雖然體系黏度大且增加很快，但成膠時(shí)間又太快，所以要選擇合適的成膠時(shí)間，在合適的成膠時(shí)間下黏度越大越好。而且還要考慮初始黏度小于100mPa·s，否則現(xiàn)場注入壓力太大，會(huì)導(dǎo)致注入困難。

3.3交聯(lián)劑濃度的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，交聯(lián)劑濃度偏低時(shí)，體系黏度低且增加很慢，成膠時(shí)間增長，交聯(lián)劑濃度偏高時(shí)，黏度增大但成膠時(shí)間縮短。這是由于交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，可提供更多的交聯(lián)點(diǎn)，與聚合物交聯(lián)的機(jī)率增大，因此成凍時(shí)間短。交聯(lián)劑濃度過大時(shí)，黏度反而降低，這是由于聚合物溶液交聯(lián)過度生成的凝膠發(fā)生脫水所致。

在交聯(lián)劑濃度一定時(shí)，提高聚合物濃度可以縮短體系的交聯(lián)時(shí)間，但縮減的幅度不大。由于聚合物價(jià)格高，不宜采用改變聚合物濃度濃度的方法控制體系交聯(lián)時(shí)間。

3.4pH值對(duì)體系黏度的影響

體系的pH值也是決定交聯(lián)條件和影響交聯(lián)速度的一個(gè)重要因素。pH值對(duì)成膠時(shí)間的影響很敏感，pH降低，成膠時(shí)間顯著縮短，最佳pH基本為中性，無需專門調(diào)節(jié)pH，對(duì)于pH較低的地層，可適當(dāng)加大延緩劑用量，來維持較長的成膠時(shí)間。在成膠條件下，pH值增大有利于膠體的形成和穩(wěn)定性的增加，通過實(shí)驗(yàn)，適合本體系的最佳的pH為8.0。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.007

TE254+.4

A

1008-1267（2016）04-0020-03

2016-03-20

于欣（1987～），女，教師，碩士研究生，主要研究方向：石油化工。