不同结构驱油聚合物的界面剪切流变性质.PDF

Vol.35 高等 学校 化 学 学报 No.4 2014年4 月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 791~797 doi:10.7503/ cjc 摇 摇 不不同结构驱油聚合物的界面剪切流变性质 1,2 3 3 3 1 1 1 李摇 静 ,杨摇 勇 ,曹绪龙 ,张继超 ,张摇 磊 ,张摇 路 ,赵摇 濉 (1. 中国科学院理化技术研究所,北京 100190;2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 中国石化胜利油田分公司地质科学研究院,东营257015) 摘要摇 利用双锥法研究了油田现场用超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)和疏水改性聚丙烯酰胺 (HMPAM)溶液与航空煤油间的界面剪切流变性质,考察了时间、应变幅度和剪切频率对不同浓度PHPAM 和HMPAM溶液界面剪切流变参数的影响. 结果表明,只有在适宜的剪切频率条件下,流变数据才能反映界 面膜的结构信息. HMPAM分子具有界面活性,能吸附在界面上,其界面膜的强度随时间变化逐渐增强,且 在高浓度时以黏性为主;PHPAM分子不具有界面活性,其剪切流变参数没有时间依赖性,界面层以弹性为 主. HMPAM能通过疏水作用形成界面网络结构,界面膜的剪切复合模量明显高于PHPAM界面层. HMPAM 界面层中网络结构在剪切形变作用下的破坏与重组这一慢弛豫过程是其强度较高的原因. 关键词摇 部分水解聚丙烯酰胺;疏水改性聚丙烯酰胺;界面;剪切流变;煤油 中图分类号摇 O647 摇 摇 摇 摇 文献标志码摇 A 在提高石油采收率过程中,聚合物的使用能够增大水相黏度,从而提高驱替溶液的波及效率,达 到良好的驱油效果. 部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)以其较好的增黏能力和低廉的成本,在采油中得到 了广泛应用,是提高石油采收率(Enhancedoilrecovery,EOR)的重要化学驱油剂. 然而,随着目标油藏 的温度和矿化度不断提高,常规的超高分子量聚丙烯酰胺不再适应生产实践的需求. 疏水改性聚丙烯 酰胺(HMPAM)通过分子间的疏水作用形成网络结构,能够在高温高盐油藏条件下具备良好的增黏效 果,显示了广阔的应用前景[1~3]. 驱油聚合物不仅改变了溶液的性质,也会强烈改变油水界面的性质, 从而影响提高石油采收率生产实践中的乳化、油墙形成及采出液处理等过程[4~6]. 关于驱油聚合物对 油水界面张力的影响报道较多[7~10] ,而对于更为重要的界面流变性质则关注较少. 界面流变学是研究 界面膜在外力作用下形变的学科,是表征界面膜性质最为直接和有力的研究手段. 根据外力作用形式 的不同,界面流变分为扩张流变和剪切流变. 扩张流变施加的是使界面形状不发生改变而面积发生变 化的外力,主要反映界面层及界面附近的微观弛豫过程和分子间相互作用的信息[11~13] ;剪切流变施 加的是使界面形状发生改变而面积不发生变化的外力,主要反映界面层结构和膜的机械强度的信 [14] [15,16] 息 . 近年来,驱油聚合物界面扩张流变的研究日益得到重视 ,而界面剪切流变的研究仍然十分 [17] 缺乏,仅有少量测量界面剪切黏度的报道 . 本文报道了胜利油田现场用PHPAM和HMPAM对航空 煤油鄄水界面的剪切流变性质的影响,深化了对于不同结构驱油聚合物界面性质的认识. 1摇 实验部分 1.1摇 试剂与样品 超高分子量部分水解聚丙酰酰胺(PHPAM),北京恒聚化工集团有限责任公司生产,相对分子质量 为3郾67伊10 ,水解度约为21郾4%,固含量为88郾4%,胜利油田提供;疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM),7 北京恒聚化工集团有限责任公司生产的域型干粉, 分子结构为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵 (C16