聚合物驅是目前我國應用最為廣泛的一種提高 采收率技術，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。但是 聚合物驅油過程中存在著如下問題：(1)污水配制聚合物過程中，在鹽效應的作用 下，聚合物增黏能力降低[1];(2)部分油井產(chǎn)出高濃度的聚合物；(3)聚合物驅后轉水驅，注人水沿高滲透條帶 指進到油井后，注人水無效循環(huán)，而存留在中滲層的 聚合物阻礙了驅替水與原油的接觸，導致油井含水 快速上升[2< ;(4)在聚合物驅過程中，由于驅替速度、溶液濃 度、污水鹽度等影響，導致大暈聚合物吸附滯留在地 層中，造成地層堵塞15+ ,給后續(xù)水驅造成困難；(5)聚合物驅會造成比水驅后更為復雜的剩余 油分布上述問題嚴軍阻礙了聚合物驅油技術的發(fā)展， 對于聚合物驅后進一步提高原油采收率造成了困 難。對此，本文借鑒美國含聚丙烯酰胺廢水處理劑 開發(fā)的成功經(jīng)驗，開發(fā)了一種R]■利用電性作用吸附 部分水解聚丙烯酰胺形成超分子的技術W。

　　

　　1聚丙烯酰胺凝聚劑的制備采用微乳法聚合的方法，以丙烯酰胺和二甲基二 烯丙基氯化銨（DMDAAC)為單體，以過硫酸銨、甲醛 和次硫酸納為引發(fā)體系，加人少量N，N-二丙烯酰胺 制備聚丙稀酰胺凝聚劑~，反應產(chǎn)物結構式見圖1。

　　

　　從圖1可以看出，合成的聚丙烯酰胺凝聚劑是 一種帶有陽離子基團的體型聚合物。通過靜電引 力，該聚合物可吸附部分水解聚丙烯酰胺分子中的 羧酸根，形成超分子的結構。

　　

　　為了使吸附聚丙烯酰胺后形成的超分子具有大 的動力學結構，合成過程中需重點控制凝聚劑的陽 離子度。

　　

　　2結果與討論帶有不同電荷的陰離子聚合物和陽離子聚合物， 可以通過靜電力形成聚電解質復合物。當兩種 聚合物的相反電荷適當匹配時，可形成均相的超分子 溶液，此時體系的黏度會增加；當兩種聚合物的靜電 力太強時，則會發(fā)生絮凝、沉淀等相分離現(xiàn)象，此時體 系的黏度會大幅度下降U2_l3]。因此，通過測定溶液 黏度，可以表征超分子或相分離發(fā)生的情況^141。

　　

　　2.1凝聚劑分子中陽離子度對復合溶液黏度的影響改變凝聚劑分子中AM與DMDAAC的比例，制 備了不同陽離子度的凝聚劑。在蒸餾水中，配置部分 水解聚丙烯酰胺和凝聚劑質量分數(shù)均為〇。 1% ,體積 比為1:1的復合溶液，測定溶液的黏度（剪切速率固 定為170，）。

　　

　　首先測出單純部分水解聚丙烯酰胺質量分數(shù)為 0.2%時的黏度為23 mPa ? s。然后再測試已配置好 的復合溶液，發(fā)現(xiàn)其黏度均高于23 mPa ? s,說明試驗 合成的凝聚劑與部分水解聚丙烯酰胺形成了超分子 的結構。但是，凝聚劑分子中陽離子度不同時，所形 成的復合溶液黏度有差異：(1)當凝聚劑分子中陽離子度為1%時，復合 溶液最低及平均黏度值分別為31. 1,35.7 mPa ? s;(2)當凝聚劑分子中陽離子度為5%時，復合 溶液黏度為40.5mPa，S;(3)此后再增大凝聚劑陽離子度，復合溶液的 黏度反而成下降趨勢。

　　

　　以上試驗結果表明，只要控制好凝聚劑中陽離 子度，即可得到具有較好增黏效果的聚丙烯酰胺凝 聚劑。因此，后續(xù)的研究中皆選擇陽離子度為5% 的凝聚劑進行試驗。

　　

　　2.2凝聚劑用量對復合溶液黏度的影響以陽離子度為5%的凝聚劑為試驗對象，考察 其用量不同時對復合溶液黏度的影響，結果如圖2 所示。

　　

　　圖2凝聚劑用ft對復合溶液黏度影響 Fig.2 Effect of coagulant content on the viscosity of coavouDd solution由圖2可以看出，隨著復合溶液中凝聚劑用量的 增加，復合溶液的黏度呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢。當 凝聚劑用量為50%時，復合溶液的黏度最大，可達到 40.5mPa.s。這可能是因為凝聚劑用量超過50% 時，混合體系中的陽離子度增大，陽離子聚合物和陰 離子聚合物吸附點變多，靜電吸引力增強，導致體系 開始發(fā)生相分離，因而黏度降低。

　　

　　2.3剪切作用對復合溶液黏度的影響將陽離子度為5%的凝聚劑和部分水解聚丙烯 酰胺混合，配置質量分數(shù)均為〇。 1%、體積比為1 :1 的復合溶液，測其不同剪切速率下的黏度，考察剪切 作用對超分子結構的影響。

　　

　　復合溶液0.2%陰離子聚閃烯酰胺溶液50010001500200025003000剪切速率/s1圖3剪切作用對溶液黏度的影響 Fig. 3 Effect of shearing action on solution viscosity由圖3可見，復合溶液和部分水解聚丙烯酰胺 的黏度均對剪切作用敏感：（1)隨剪切速率的增大， 溶液黏度大幅度下降，剪切稀釋作用明顯；（2) 當剪切速率增加到500時，黏度隨剪切速率的增加變化很小;（3)已形成超分子結構的復合溶液，其 抗剪切的能力明顯優(yōu)于單純的聚丙烯酰胺溶液，這 可能是由于凝聚劑和聚丙烯酰胺形成超分子水動力80-sndlu SLIZ3000500?’/:半柃較大的緣故2.4復合溶液熱降解性評價111溫度對水凝晈酸液H:向劑性能的影響研究結 采及明：在所測的溫度范IH內(nèi)，&合瑢液和中。純的聚 閃烯酰胺浴液的黏度均隨溢丨幵A而減小。這坫W 為溫度升尚時。分子運動加劇，破壞r大分f鏈間的 疏水締i>交聯(lián)結構：水化坫W發(fā)生大水化作丨丨丨：人分 戶鏈發(fā)牛構染轉4;的頻豐提A綻合作用使得聚^ 物線W R寸減小、黏度下降。丨4溢度升尚時。釔合濟 液的黏度仍大于單純的聚內(nèi)烯酰胺溶液。表現(xiàn)出一 定的耐渦忭溫度對浞介洛液黏度的釤響。如闡4所示-m-? wrc,恂溢ihri的u合溶液 + 0.2V?丨離f聚內(nèi)試 + 8〇*(.ih?Ti的n np丨弗煤噥眩淋4：t^10001500 iMWiSf s圖4高溫處理后溶液黏度的變化 Fig. 4 Solution vi?*c〇Mly change after hiuh temperature Inratmcnt由圖4可以出。將部分水解聚內(nèi)'烯酰胺？名液， &合溶液在80 TC水浴中放錠4 b后，黏度均下降， m a合溶液黏哎始終大r中。純的聚內(nèi)烯酰胺濟液， 說明超分廠結構w心史好的抗熱降斛能乃 2.5復合溶液鹽敏性評價向犮合溶液和單純的聚內(nèi)烯酰吱溶液屮加人不 卜1質《a分數(shù)的氣化鈉，在剪切速韋為no s1的條件 卜，測《 Jt?黏度，試驗結果如圖5所；r<.

　　

　　由困5 ?丨以宥出，兩溶液黏度均隨諷化鈉丨丨丨故 的增加而娀小3[化鈉頃研分數(shù)為〇。 1%時，部分 水解聚內(nèi)'烯酰胺濟液的黏坆降為32.6mPa ?合濃液的黏度里冇所降低。丨U仍尚于部分水解聚內(nèi)'烯 胺浴液的黏度；當氣化鈉用母達到丨％時，U介溶 液的黏度為32.9ml?a ? S.lfi丨部分水解聚內(nèi)烯酰胺溶 液的黏度卻Q降為25.8 mP? ? s.說明紀合濃液的抗 鹽性優(yōu)r?部分水解聚W烯酰胺溶液」鹽的加入之所以使得聚合物黏度降低。主耍足 W為鹽中的陽離子寸以01縮部分水解聚內(nèi)烯酰胺分 子屮羧酸根詢丨f>1的擴敗《 I li M.從而使；It?仲展f iUii： 降低。增黏效朵下降此外。小分子電解?的 城蔽作用t耍坫M過小分子電解?與島分f鏈表如 I u疴的柑作〗丨丨來文觀。w此，減少rt分子鏈的及面 電簡可減弱小分子電解成付島分？溶液黏度的影 響。提尚溶液的抗鹽忭巾T凝聚劑和聚W烯酰K 浞介肟形成了超分子結構。rt流體力學t?牦較大。所 以伸展稈度受鹽的影響較小 2.6巖芯流動實驗結果用滲透韋為〇? "746 ?的宕芯進行巖芯流動實 驗，實驗結果如m 6所示ffl6溶液在巖芯中的咀力系數(shù)與剪切速軍的關系 Rrlationship hctMcen (he resistance coefTkivnl and (htr shmr mte ?r solution in the core由圖6可以苻出，ft巖芯流動過程中，兩種溶液 在W切速申小于4〇〇*__時均fU〖較大的H1力系數(shù)， 隨|):/ W速申的增大。附乃系數(shù)均降低。泛鉍合溶液的 叭力系數(shù)明w.大r?聚內(nèi)烯酰胺溶液，iii:明)tftY:?芯屮 的增黏印抗！w切件也得到r明w改濘3結論(|;衆(zhòng)內(nèi)烯酰胺凝聚洲濟液的丨川人寸以提A陰 離子型聚丙烯酰胺溶液的黏度，當陽離子度為5%、 兩溶液質量分數(shù)相同、體積比為1 : 1時，其增黏和 抗鹽效果最好，在剪切速率為170 的條件下，黏 度大約可以提髙10 mPa ? s。

　　

　　(2)復合溶液的耐溫、抗鹽、抗剪切性明顯優(yōu)于 陰離子型聚丙烯酰胺，更優(yōu)于陽離子型聚丙烯酰胺 溶液，其性能得到了提高。