聚合物驅油數值模擬黏度可減少大量的測試工 作，在驅油過程中有十分重要的地位。但是，目前 這方面研究報道還很少。本文的研究目的是通過冪 律方程[1]和高分子稀溶液理論[>5]建立一個表觀黏 度半經驗流變方程，為聚合物驅油過程黏度預測提 供可靠的依據。

 

水解聚丙烯酰胺(HPAM)鹽水溶液流變曲線在 整個切變速率的范圍內存在3個區域：在很低的剪 切速率(r〇下是牛頓流體；在極高的剪切速率下也 是牛頓流體，它們的黏度是一個定值，與剪切速率 無關，分別稱為零切黏度（和)和上極限黏度（>?=); 在二區域之間為非牛頓性假塑性流體，溶液黏度無 定值，屬表觀黏度（i?J,三者間有仰〉如〉卜[6]. 在實際應用中，HPAM鹽水溶液的流變行為處于非牛頓區，其％與％間的關系符合冪定律U]7. =⑴式中々為冪律式指前常數，^為流變行為指數。 由于HPAM是聚電解質，其鹽水溶液的流變行為 與其結構形態密切相關。根據髙分子溶液的纏結理 論[7]，對于同一鹽濃度(ts)、同一溫度下的HPAM 溶液，當?很小時，聚合物濃度(^)越大，則分 子鏈纏結越嚴重，內摩擦阻力越大，如越大?，當 ?很大，達到強剪切狀態時，大分子鏈的纏結已 被完全打開，取向也已經達到極限狀態，相對運動 變得容易，與大分子鏈的纏結無關，而只與單 個分子的結構形態有關。但對相同鹽濃度與溫度的 同一 HPAM溶液樣品，其分子結構形態都是相同 的，故近似一定值，與&無關，即在相同鹽濃 度與溫度下不同&的同一 HPAM溶液的流變曲線 在高剪切速率下近似相交于一點。目前，許多工作[13]證實了這一觀點。據此，作者提出兩點假 設：對相同鹽濃度與溫度下不同&的同一 HPAM 溶液流變曲線，都存在各自惟一的如值和與之相 應的惟一 Ar值及惟一”值，且如、n與?將 分別有唯一的對應關系，故有如下關系式?〇 = fi(pv)(2)

 

? = h(pv)⑶k = /j(/)p)(4)

 

將式(3)和式(4)代人式(1),得>?<■ = /3(PP)<2(V—1(5)

 

式(5)即為本工作建立的非牛頓性流體表觀黏度半 經驗流變方程，它和式(2)結合即可完整播述相同 鹽濃度與溫度下不同外的同一 HPAM溶液流變 曲線。

 

1實驗部分本實驗樣品采用日本產HPAM(AT- 530), 其水解度為27.3%,相對分子質量為1.320X10' 在^^上^丨丄-切條件下不同化的冊^鹽 水溶液流變曲線測定用HAAKE RV- !_00型旋轉 流變儀。待測液于實驗溫度25 X：下恒溫10 min后 測定％ - %流變曲線，由該曲線可得，按 式(1)處理得A、《值，結果列于表1.

 

Table 1 Flow parameters <rf HPAM at 0.12 mol*L” NaCl solutionSamplekn125001602.58223.440.590220001123.64189,640.59531500698.32131.430.649410003S5.1472.840.6825500138.2641.380.738615032.5412.870.82971€04.987.580.896S503.273.120.9752結果與討論2.1%與，1)關系式的建立根據式(2)，作者將如，啡對內作圖，如圖i 所示。對其進行多項式回歸，則有如下式7〇 = 2xl〇8d + 2.161xl05l0p — 5.661(6)

 

式中如單位是mPa、Pp單位是g.nT1,下同。

 

將該式的計算值和實測值相比較，其平均相對 誤差為9.8%.

 

Fig. 1 Relation of 外丨叫 and ?

 

2.2n-pp關系式的建立根據式(3),將^對Pp作圖，如圖2所示。用 最小二乘法處理，有如下式n = - 0.09531n,〇p + 0.0163(7)

 

將該式的計算值和實測值相比較，數據相當吻合， 其平均誤差為1,2%.

 

2.3ft-pp關系式的建立根據式(4),將是對Pp作圖，如圖3所示。用 最小二乘法處理，有如下關系式k = 1.3384 x 105 f,1/661(8)

 

將該式的計算值和實測值相比較，其平均相對誤差 為 6.8%.

 

2.4模擬黏度公式的建立將式(7)和式(8)代人式(1>,有如下關系式Va = 1.3384 X I〇5^37⑶該式即為HPAM假塑性區流變曲線的模擬公式，第53卷第10期楊菊萍：水解聚丙烯St胺鹽水溶液半經驗流變方程? W91 .

 

它和式（6)結合即可完整地模擬本實驗條件下的 HPAM溶液的流變行為。為了考察該公式的符合 程度，作者在■^為 0.01、0.012、0.015、0,018、 0.1、1、10、100 和 1000s-  時，用式(9)計算 7a， 用式(6)計算相應的如，分別記作和％，ral, 把它們和實驗值相比較，發現二士相當吻合， 其平均誤差為7.9%，結果見圖4.

 

10000 1000300 250 200 叫50 100 50 02.5*-?關系的討論由式(7)和式(8)可以看出*和n密切相關， 將務對《作圖，其相關系數達0. 9938,如圖5所 示。由圖可以看出，在本研究條件下，隨著?增 大，A減小，與Ward[B]的結論相一致。這也說明 了作者以(〇p關聯A與n是正確的。

 

3結論建立了黏度與剪切速率之間的關聯式，此式適 用于溫度為25 t：、相對分子質量為1.32〇xl〇7、 水解度為27. 3%、外加鹽濃度為0.12 mol. L-1、 聚合物濃度在50~2500網?ml—范圍內的HPAM 鹽水溶液的流變行為。

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