弯头对聚丙烯酰胺溶液的影响机理实验研究

张敏

摘  要：聚合物高分子在配注過程中受管线和机械设备的作用不可避免地会发生机械、化学和生物降解，这不但会影响聚合物驱采收率，而且会造成聚合物原料的浪费。本文重点研究弯头对粘度的影响，提高聚丙烯酰胺溶液对工艺的适应性。

关键词：剪切速率;剪切速率;粘度

1机械降解机理

聚合物的降解以机械剪切作用为主，机械降解是指由于输入机械能引发的聚合物链化学反应，使分子结构破坏的过程。外界施加的机械能传递给聚合物分子链时，在聚合物分子链内产生内应力，当此应力能足以克服C-C键断裂的活化能时，导致聚合物分子链断裂，形成聚合物链自由基，进而引发聚合物自由基化学反应，使聚合物的分子量和分子结构发生变化。在高流速的作用下，PAM由于剪切作用而发生断裂降解，同时断裂产生自由基，然后通过自由基传递反应，降解程度加深，通过在溶液中加入自由基捕获剂可以证实剪切过程中自由基的产生。

2实验方法

为研究弯头对聚丙烯酰胺溶液的影响机理，将从螺杆泵打出的溶液流经一定个数的弯头，在弯头的前后两段分别取样，通过对比两个样品，得到该实验条件下的降解率。然后改变流量和弯头个数，研究流量和弯头个数对聚丙烯酰胺粘度的影响规律。

首先在弯头个数为12时的情况下进行研究，流量分别设置为0.12，0.24，0.36，0.48，0.6m3/h。

3实验分析及结论

通过流量Q=0.12 m3/h时流经弯头的入口溶液和入口溶液粘度曲线可以看出，入口溶液和出口溶液粘度随剪切速率增加而下降。另外，在剪切速率v≤11sec-1时，入口溶液粘度大于出口溶液粘度，但随着剪切速率的增加，两者之间的差距逐渐减小。当剪切速率超过11sec-1时，二者几乎没有差别。

取旋转流量计转速为30rpm时的粘度研究管线对聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。当流量Q=0.12 m3/h时，入口溶液的粘度为1225.74mPa·s，出口粘度为1134.55 mPa·s。剪切速率：

以同样的方法算得其它四种流量下的降解率，做降解率随流量的变化曲线，如图1所示。从图2中可以看出，随着流量的增加，溶液的降解率也增加，但幅度不断减小。

改变弯头个数，分别为20，40，60，80，测量入口溶液和出口溶液的粘度，计算弯头对聚丙烯酰胺溶液的降解率，从而观察弯头个数对聚丙烯酰胺的粘度的影响规律。从图3可以看出，随着管线长度的增加，出口粘度不断降低，且降低幅度不断减小。

以上实验结果表明，减少弯头个数，能够提高聚丙烯酰胺溶液粘度，有利于提高三次采油的采油率。

参考文献

[1]  汪庐山，张月 交联聚合物调驱液中聚合物最低浓度的确定方法，油田化不，2000，17：340～342

[2]  武明鸣，赵修大，驱油聚合物水溶液粘度影响因素探讨，河南石油，2005，5：32～35

[3]  赵福麟，采油化学，石油化学出版社

[4]  王启民，冀宝发，隋军.大庆油田三次采油技术的实践与认识[J].大庆石油地质与开发，2001，20（2）：1-8.