彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機(jī)理實驗研究

張敏

摘 ?要：聚合物高分子在配注過程中受管線和機(jī)械設(shè)備的作用不可避免地會發(fā)生機(jī)械、化學(xué)和生物降解，這不但會影響聚合物驅(qū)采收率，而且會造成聚合物原料的浪費。本文重點研究彎頭對粘度的影響，提高聚丙烯酰胺溶液對工藝的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：剪切速率;剪切速率;粘度

1機(jī)械降解機(jī)理

聚合物的降解以機(jī)械剪切作用為主，機(jī)械降解是指由于輸入機(jī)械能引發(fā)的聚合物鏈化學(xué)反應(yīng)，使分子結(jié)構(gòu)破壞的過程。外界施加的機(jī)械能傳遞給聚合物分子鏈時，在聚合物分子鏈內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時，導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂，形成聚合物鏈自由基，進(jìn)而引發(fā)聚合物自由基化學(xué)反應(yīng)，使聚合物的分子量和分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在高流速的作用下，PAM由于剪切作用而發(fā)生斷裂降解，同時斷裂產(chǎn)生自由基，然后通過自由基傳遞反應(yīng)，降解程度加深，通過在溶液中加入自由基捕獲劑可以證實剪切過程中自由基的產(chǎn)生。

2實驗方法

為研究彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機(jī)理，將從螺桿泵打出的溶液流經(jīng)一定個數(shù)的彎頭，在彎頭的前后兩段分別取樣，通過對比兩個樣品，得到該實驗條件下的降解率。然后改變流量和彎頭個數(shù)，研究流量和彎頭個數(shù)對聚丙烯酰胺粘度的影響規(guī)律。

首先在彎頭個數(shù)為12時的情況下進(jìn)行研究，流量分別設(shè)置為0.12，0.24，0.36，0.48，0.6m3/h。

3實驗分析及結(jié)論

通過流量Q=0.12 m3/h時流經(jīng)彎頭的入口溶液和入口溶液粘度曲線可以看出，入口溶液和出口溶液粘度隨剪切速率增加而下降。另外，在剪切速率v≤11sec-1時，入口溶液粘度大于出口溶液粘度，但隨著剪切速率的增加，兩者之間的差距逐漸減小。當(dāng)剪切速率超過11sec-1時，二者幾乎沒有差別。

取旋轉(zhuǎn)流量計轉(zhuǎn)速為30rpm時的粘度研究管線對聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。當(dāng)流量Q=0.12 m3/h時，入口溶液的粘度為1225.74mPa·s，出口粘度為1134.55 mPa·s。剪切速率：

以同樣的方法算得其它四種流量下的降解率，做降解率隨流量的變化曲線，如圖1所示。從圖2中可以看出，隨著流量的增加，溶液的降解率也增加，但幅度不斷減小。

改變彎頭個數(shù)，分別為20，40，60，80，測量入口溶液和出口溶液的粘度，計算彎頭對聚丙烯酰胺溶液的降解率，從而觀察彎頭個數(shù)對聚丙烯酰胺的粘度的影響規(guī)律。從圖3可以看出，隨著管線長度的增加，出口粘度不斷降低，且降低幅度不斷減小。

以上實驗結(jié)果表明，減少彎頭個數(shù)，能夠提高聚丙烯酰胺溶液粘度，有利于提高三次采油的采油率。

參考文獻(xiàn)

[1] ?汪廬山，張月 交聯(lián)聚合物調(diào)驅(qū)液中聚合物最低濃度的確定方法，油田化不，2000，17：340～342

[2] ?武明鳴，趙修大，驅(qū)油聚合物水溶液粘度影響因素探討，河南石油，2005，5：32～35

[3] ?趙福麟，采油化學(xué)，石油化學(xué)出版社

[4] ?王啟民，冀寶發(fā)，隋軍.大慶油田三次采油技術(shù)的實踐與認(rèn)識[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）：1-8.