聚合物驅(qū)是目前我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的一種提高 采收率技術(shù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但是 聚合物驅(qū)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(yīng)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(qū)后轉(zhuǎn)水驅(qū)，注人水沿高滲透條帶 指進(jìn)到油井后，注人水無(wú)效循環(huán)，而存留在中滲層的 聚合物阻礙了驅(qū)替水與原油的接觸，導(dǎo)致油井含水 快速上升[2< ;(4)在聚合物驅(qū)過程中，由于驅(qū)替速度、溶液濃 度、污水鹽度等影響，導(dǎo)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(qū)造成困難；(5)聚合物驅(qū)會(huì)造成比水驅(qū)后更為復(fù)雜的剩余 油分布上述問題嚴(yán)軍阻礙了聚合物驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展， 對(duì)于聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高原油采收率造成了困 難。對(duì)此，本文借鑒美國(guó)含聚丙烯酰胺廢水處理劑 開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，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(shù)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(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)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(yáng)離子基團(tuán)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(jié)構(gòu)。

　　

　　為了使吸附聚丙烯酰胺后形成的超分子具有大 的動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)，合成過程中需重點(diǎn)控制凝聚劑的陽(yáng) 離子度。

　　

　　2結(jié)果與討論帶有不同電荷的陰離子聚合物和陽(yáng)離子聚合物， 可以通過靜電力形成聚電解質(zhì)復(fù)合物。當(dāng)兩種 聚合物的相反電荷適當(dāng)匹配時(shí)，可形成均相的超分子 溶液，此時(shí)體系的黏度會(huì)增加；當(dāng)兩種聚合物的靜電 力太強(qiáng)時(shí)，則會(huì)發(fā)生絮凝、沉淀等相分離現(xiàn)象，此時(shí)體 系的黏度會(huì)大幅度下降U2_l3]。因此，通過測(cè)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(yáng)離子度對(duì)復(fù)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(yáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)均為〇。 1% ,體積 比為1:1的復(fù)合溶液，測(cè)定溶液的黏度（剪切速率固 定為170，）。

　　

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

　　

　　以上試驗(yàn)結(jié)果表明，只要控制好凝聚劑中陽(yáng)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(yáng)離子度為5% 的凝聚劑進(jìn)行試驗(yàn)。

　　

　　2.2凝聚劑用量對(duì)復(fù)合溶液黏度的影響以陽(yáng)離子度為5%的凝聚劑為試驗(yàn)對(duì)象，考察 其用量不同時(shí)對(duì)復(fù)合溶液黏度的影響，結(jié)果如圖2 所示。

　　

　　圖2凝聚劑用ft對(duì)復(fù)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(fù)合溶液中凝聚劑用量的 增加，復(fù)合溶液的黏度呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng) 凝聚劑用量為50%時(shí)，復(fù)合溶液的黏度最大，可達(dá)到 40.5mPa.s。這可能是因?yàn)槟蹌┯昧砍^50% 時(shí)，混合體系中的陽(yáng)離子度增大，陽(yáng)離子聚合物和陰 離子聚合物吸附點(diǎn)變多，靜電吸引力增強(qiáng)，導(dǎo)致體系 開始發(fā)生相分離，因而黏度降低。

　　

　　2.3剪切作用對(duì)復(fù)合溶液黏度的影響將陽(yáng)離子度為5%的凝聚劑和部分水解聚丙烯 酰胺混合，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為〇。 1%、體積比為1 :1 的復(fù)合溶液，測(cè)其不同剪切速率下的黏度，考察剪切 作用對(duì)超分子結(jié)構(gòu)的影響。

　　

　　復(fù)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(duì)溶液黏度的影響 Fig. 3 Effect of shearing action on solution viscosity由圖3可見，復(fù)合溶液和部分水解聚丙烯酰胺 的黏度均對(duì)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(dāng)剪切速率增加到500時(shí)，黏度隨剪切速率的增加變化很小;（3)已形成超分子結(jié)構(gòu)的復(fù)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(dòng)力80-sndlu SLIZ3000500?’/:半柃較大的緣故2.4復(fù)合溶液熱降解性評(píng)價(jià)111溫度對(duì)水凝晈酸液H:向劑性能的影響研究結(jié) 采及明：在所測(cè)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(shí)。分子運(yùn)動(dòng)加劇，破壞r大分f鏈間的 疏水締i>交聯(lián)結(jié)構(gòu)：水化坫W發(fā)生大水化作丨丨丨：人分 戶鏈發(fā)牛構(gòu)染轉(zhuǎn)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(shí)。釔合濟(jì) 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(duì)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(jì)液， 說明超分廠結(jié)構(gòu)w心史好的抗熱降斛能乃 2.5復(fù)合溶液鹽敏性評(píng)價(jià)向犮合溶液和單純的聚內(nèi)烯酰吱溶液屮加人不 卜1質(zhì)《a分?jǐn)?shù)的氣化鈉，在剪切速韋為no s1的條件 卜，測(cè)《 Jt?黏度，試驗(yàn)結(jié)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?jǐn)?shù)為〇。 1%時(shí)，部分 水解聚內(nèi)'烯酰胺濟(jì)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(dāng)氣化鈉用母達(dá)到丨％時(shí)，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(jì)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(yáng)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(kuò)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(lái)文觀。w此，減少rt分子鏈的及面 電簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)。rt流體力學(xué)t?牦較大。所 以伸展稈度受鹽的影響較小 2.6巖芯流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果用滲透韋為〇? "746 ?的宕芯進(jìn)行巖芯流動(dòng)實(shí) 驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guān)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(dòng)過程中，兩種溶液 在W切速申小于4〇〇*__時(shí)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(jié)論(|;衆(zhòng)內(nèi)烯酰胺凝聚洲濟(jì)液的丨川人寸以提A陰 離子型聚丙烯酰胺溶液的黏度，當(dāng)陽(yáng)離子度為5%、 兩溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、體積比為1 : 1時(shí)，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(fù)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(yáng)離子型聚丙烯酰胺 溶液，其性能得到了提高。