聚合物驅(qū)油數(shù)值模擬黏度可減少大量的測(cè)試工 作，在驅(qū)油過程中有十分重要的地位。但是，目前 這方面研究報(bào)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(gè)表觀黏 度半經(jīng)驗(yàn)流變方程，為聚合物驅(qū)油過程黏度預(yù)測(cè)提 供可靠的依據(jù)。
水解聚丙烯酰胺(HPAM)鹽水溶液流變曲線在 整個(gè)切變速率的范圍內(nèi)存在3個(gè)區(qū)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(gè)定值，與剪切速率 無關(guān)，分別稱為零切黏度（和)和上極限黏度（>?=); 在二區(qū)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(shí)際應(yīng)用中，HPAM鹽水溶液的流變行為處于非牛頓區(qū)，其％與％間的關(guān)系符合冪定律U]7. =⑴式中々為冪律式指前常數(shù)，^為流變行為指數(shù)。 由于HPAM是聚電解質(zhì)，其鹽水溶液的流變行為 與其結(jié)構(gòu)形態(tài)密切相關(guān)。根據(jù)髙分子溶液的纏結(jié)理 論[7]，對(duì)于同一鹽濃度(ts)、同一溫度下的HPAM 溶液，當(dāng)?很小時(shí)，聚合物濃度(^)越大，則分 子鏈纏結(jié)越嚴(yán)重，內(nèi)摩擦阻力越大，如越大?，當(dāng) ?很大，達(dá)到強(qiáng)剪切狀態(tài)時(shí)，大分子鏈的纏結(jié)已 被完全打開，取向也已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)，相對(duì)運(yùn)動(dòng) 變得容易，與大分子鏈的纏結(jié)無關(guān)，而只與單 個(gè)分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)有關(guān)。但對(duì)相同鹽濃度與溫度的 同一 HPAM溶液樣品，其分子結(jié)構(gòu)形態(tài)都是相同 的，故近似一定值，與&無關(guān)，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(diǎn)。目前，許多工作[13]證實(shí)了這一觀點(diǎn)。據(jù)此，作者提出兩點(diǎn)假 設(shè)：對(duì)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(yīng)的惟一 Ar值及惟一”值，且如、n與?將 分別有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故有如下關(guān)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(jīng)驗(yàn)流變方程，它和式(2)結(jié)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(shí)驗(yàn)部分本實(shí)驗(yàn)樣品采用日本產(chǎn)HPAM(AT- 530), 其水解度為27.3%,相對(duì)分子質(zhì)量為1.320X10' 在^^上^丨丄-切條件下不同化的冊(cè)^鹽 水溶液流變曲線測(cè)定用HAAKE RV- !_00型旋轉(zhuǎn) 流變儀。待測(cè)液于實(shí)驗(yàn)溫度25 X：下恒溫10 min后 測(cè)定％ - %流變曲線，由該曲線可得，按 式(1)處理得A、《值，結(jié)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(jié)果與討論2.1%與，1)關(guān)系式的建立根據(jù)式(2)，作者將如，啡對(duì)內(nèi)作圖，如圖i 所示。對(duì)其進(jìn)行多項(xiàng)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(jì)算值和實(shí)測(cè)值相比較，其平均相對(duì) 誤差為9.8%.
Fig. 1 Relation of 外丨叫 and ?
2.2n-pp關(guān)系式的建立根據(jù)式(3),將^對(duì)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(jì)算值和實(shí)測(cè)值相比較，數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合， 其平均誤差為1,2%.
2.3ft-pp關(guān)系式的建立根據(jù)式(4),將是對(duì)Pp作圖，如圖3所示。用 最小二乘法處理，有如下關(guān)系式k = 1.3384 x 105 f,1/661(8)
將該式的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值相比較，其平均相對(duì)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(guān)系式Va = 1.3384 X I〇5^37⑶該式即為HPAM假塑性區(qū)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(jīng)驗(yàn)流變方程? W91 .
它和式（6)結(jié)合即可完整地模擬本實(shí)驗(yàn)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(shí)，用式(9)計(jì)算 7a， 用式(6)計(jì)算相應(yīng)的如，分別記作和％，ral, 把它們和實(shí)驗(yàn)值相比較，發(fā)現(xiàn)二士相當(dāng)吻合， 其平均誤差為7.9%，結(jié)果見圖4.
10000 1000300 250 200 叫50 100 50 02.5*-?關(guān)系的討論由式(7)和式(8)可以看出*和n密切相關(guān)， 將務(wù)對(duì)《作圖，其相關(guān)系數(shù)達(dá)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(jié)論相一致。這也說明 了作者以(〇p關(guān)聯(lián)A與n是正確的。
3結(jié)論建立了黏度與剪切速率之間的關(guān)聯(lián)式，此式適 用于溫度為25 t：、相對(duì)分子質(zhì)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(wǎng)?ml—范圍內(nèi)的HPAM 鹽水溶液的流變行為。
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