水溶性高聚物聚丙烯酰胺（P AM )和部分水解聚丙烯酰胺（PHP )的水溶液是一種假 塑性流體，其粘度值隨剪切速率（丨）變化。Shamki等采用四球粘度計(jì)研究了 PAM水 溶液的變化規(guī)律[11.本工作根據(jù)同一原理設(shè)計(jì)了五球粘度計(jì)，使剪切速率的范圍擴(kuò)大為166.5(1) — 1020 (1 ),除對(duì)PAM還對(duì)PHP進(jìn)行了研究，把水改為實(shí)用性更強(qiáng)ss的1€20 - NaN03, H20 —NaCl和H20 — NaN03-乙醇胺溶劑體系。結(jié)果表明，相對(duì) 粘度特性粘數(shù)h]和i的關(guān)系，其基本規(guī)律與Shamki的純水體系相近，^、h] 隨y’的增大而降低，當(dāng)纟增大到某一值后，h]趨于定值。這一結(jié)果為粘度法準(zhǔn)確測(cè)定 PAM和PHP的h]和分子量及粘度計(jì)的選擇提供了依據(jù)。本工作對(duì)油田開發(fā)等領(lǐng)域， 如PAM, PHP水溶液在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)行為的研究有一定的意義。

　　

　　1.試劑和儀器PAM試樣1.為364萬；PHP試樣2,冗為300萬水解度分別為2 - 1，3.9 %, 2-2, 18.6%和2-3, 24.1 %,該P(yáng)HP試樣由同一 PAM,經(jīng)溫和水解制得，可認(rèn) 為其真實(shí)分子量相同。NaN03, AR; NaCUAR;乙醇胺，CP.

　　

　　128"/vnpghd*y =4vntR?

　　

　　(2)

　　

　　五球粘度計(jì)，見圖1.毛細(xì)管直徑為〇。59mm，長(zhǎng)度為26 cm,通過計(jì)算和測(cè)定，由 公式（1)、（2)求出各球?qū)τ诩兯牧鹘?jīng)時(shí)間，剪切速率纟等參數(shù)，如表1所示。

　　

　　式中各項(xiàng)分別表示純水粘度、密度，毛細(xì)管長(zhǎng)度、直徑、半徑，小球體積，高度及重力加速度。

　　

　　Tab.l Parameters of the Five Balls ViscometerNo.l2345K(ml)4.83.52.51.50.75H (cm)14.79.26.74.42.4t (s)233.4272.0266.8243.8223.4i 0/ s)1020.1638.2464.8305.2166.5* 1993年3月11日收到244Fig.l Five balls viscometerFig.2 Relationship of In"r and y. for H20 一 INNaCI PAM solution2.實(shí)驗(yàn)步驟采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12005.1 _ 89《聚丙烯酰胺特性粘數(shù)的測(cè)定方法分別測(cè)定對(duì)應(yīng) 于每個(gè)球的PAM, PHP溶液不同濃度下的流經(jīng)時(shí)間~及溶劑流經(jīng)時(shí)間測(cè)定時(shí)取待測(cè)液20ml，稀釋時(shí)依次加人溶劑丨〇、10、20、20ml,使用兩只秒表連續(xù)測(cè)定•完成一次測(cè)定，可以得到對(duì)應(yīng)于每個(gè)球的五組數(shù)據(jù)，分別計(jì)算其 ,用外推法求出對(duì)應(yīng)于各球的h].

　　

　　f的確定：將（2)式具體化為（3)式，代人相應(yīng)小球的體積K(ml)和不同濃度下的流經(jīng)時(shí)間f(s),算得各自的y_值。

　　

　　•4Vv1=; = 4.96 x 1〇4 丄（s-i)(3)

　　

　　3.14 x(+ x 0.59 x 1〇_ 丨)、13.結(jié)果與討論以PAM試樣1的H20 -IN NaCI溶液用五球粘度計(jì)進(jìn)行稀釋法測(cè)定，根據(jù)所測(cè)得 的流經(jīng)時(shí)間計(jì)算各球的剪切速率y_和ln^，以為橫坐標(biāo)，以ln^為縱坐標(biāo)作圖，得圖2.

　　

　　由圖2可見，Ini隨7的_增大緩慢下降，并逐漸趨于定值。以各球的4和-^ (c'CC為相對(duì)濃度）為縱坐標(biāo)，以C '為橫坐標(biāo)作圖，得圖3.由圖3求得對(duì)應(yīng)于各球的五個(gè)特性 粘數(shù)[W，以h]為縱坐標(biāo)，以各球不同濃度下的剪切速率的平均值丨為橫坐標(biāo)作圖， 得圖4.

　　

　　水解度不同的PHP試樣2—1，2 — 2, 2 — 3, 得圖5.

　　

　　取真實(shí)分子量相同（忽略側(cè)基的影響）、 采用上述方法進(jìn)行相同的測(cè)定和數(shù)據(jù)處理，由圖4可見，[»;]隨y的增大而減小，當(dāng)y在700附近時(shí)，h]趨于8.以上結(jié)果表明， PAM的H20 - IN NaCl溶液為一典型的假塑性流體，在低剪切速率區(qū)+增大粘度下 降，逐漸發(fā)生流動(dòng)取向，丨值在700左右已完成流動(dòng)取向，之后進(jìn)入第二牛頓流動(dòng)區(qū)， 粘度已不隨纟變化。

　　

　　由圖5可見，不同水解度的PHP的H20- IN NaCl溶液的規(guī)律和PAM相同，也呈 現(xiàn)假塑性流動(dòng)行為，當(dāng)纟在700以后曲線變得平直，得到各自的由其水解度決定的h] 值。圖5中的三個(gè)樣品2-1、2-2、2-3是用同一個(gè)真實(shí)分子量為300萬h]為7.02的PAM母體經(jīng)水解制得的不同水解度的產(chǎn)物，在第二牛頓區(qū)其h]值分別為9,12和12.8. 由圖5還可看到，水解度不同的樣品，h]下降的幅度不同，由球5到球1、2-1由 10.1降至9,2-2由13.3降至12,2_3由15降至12.8.在本工作范圍內(nèi)，水解度越高， 粘度值下降越大。在聚合物三次采油中，PHP水溶液在多孔砂巖的流動(dòng)中剪切速率很 低，使用水解度25 %左右的PHP會(huì)造成比用粘度法測(cè)定的h]更高的粘度，這對(duì)驅(qū) 油是非常有利的。

　　

　　以上結(jié)果也說明，在用粘度法測(cè)定PAM和PHP的[rj]和分子量時(shí)，其剪切速率 必須要落在第二牛頓流動(dòng)區(qū)內(nèi)，使用流經(jīng)時(shí)間過長(zhǎng)，丨值太低的粘度計(jì)會(huì)造成[卩]過高 的假象，而且結(jié)果不易重復(fù)。我們?cè)谥贫≒AM的[/?]測(cè)定方法的國(guó)標(biāo)時(shí)，選用了流經(jīng) 時(shí)間為100 —130s,小球體積為4ml,毛細(xì)管直徑為0.55—0.56mm的標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)， 在PAM和PHP溶液的實(shí)測(cè)中，一方面可以不必進(jìn)行動(dòng)能校正，又能使};值在1000左 右，落在了第二牛頓流動(dòng)區(qū)內(nèi)。

　　

　　用H20 - IN NaCl和H20 - IN NaN03體系對(duì)同一 PAM和PHP樣品進(jìn)行測(cè)定， 其結(jié)果基本相同，由Rice公式：["卜["]〇〇+ ——T-(4)

　　

　　可以看到，h]僅與外加鹽濃度有關(guān)[31,即主要取決于離子強(qiáng)度，所以兩體系差別不大。 在原有體系中加入0.1 %的乙醇胺后進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖6所示。

　　

　　少量乙醇胺的加入可以抑制硅膠等無機(jī)物表面對(duì)PAM和PHP的吸附14i.圖6指 出，乙醇胺的存在使在低y‘區(qū)升高很大，這可能是由于乙醇胺可以和PAM形成較 弱的氫鍵交聯(lián)，在低〖區(qū)，呈現(xiàn)出較大的h]，隨7_增大，這種氫鍵交聯(lián)破壞，而使["] 值趨于定值。當(dāng)丨值在150左右時(shí)，["]由8.0升高至10.3,這對(duì)于聚合物驅(qū)油是非常有 利的，這些工作正在進(jìn)行中。