聚合物溶液流变性研究：Ⅰ聚合物溶液粘滞特性.doc

《聚合物溶液流变性研究：Ⅰ聚合物溶液粘滞特性.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚合物溶液流变性研究：Ⅰ聚合物溶液粘滞特性.doc（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、聚合物溶液流变性研究：聚合物溶液粘滞特性大庆毛油学院举推JOURNALOFDA口GPETROLEUMINSTITUTE羊l8卷幕2期1994+6月Vo1.18No.2Jun.199一,聚合物溶液流变性研究一,fI聚合物溶液粘滞特性:/l2/1/./0l李彩虹张玉王晓明胡靖邦舌了/,阿摘要在不同的注入水质和大庆油田地屠量度室化范圈的备件下.应用LS一30藏变但及盘v-3旋转粘度甘联舍科试.对匿内外多种赛强部舟水癣聚丙婚酰胺和生均聚台瞄撸藏暴境地连籽谎变性定和分析研究.择入讨论丁增再特性零剪切遗事特性牯度,确定丁聚舍暂籍液寰观牯度辕旅度的变化规律丑各种聚台精的特性帖度.为矿场聚台物驱工程设计和数值

2、模擅动态强蔼提供依据囊调聚台瞄;溶液藏变性帖I|特性;剪切速率番务,也,主囊调聚台瞄;溶液藏变性F帖I|特性剪切速率,y,中蕾洼分粪号;7.一O前言由于聚合物溶液在多孔介质中的流变行为及其传输性质受本身流变性质的制约,因此聚合物溶液的流变特性参数是矿场聚合物驱工程设计和数值模拟动态预测的重要依据.自60年代以来,国外对聚合物溶液的流变性质进行系统和深入的研究,建立起假设干理论模式r自80年代起,我国也开始了聚合物溶液流变性的实验研究,但迄今未见聚台物溶液流变性的系统测试,综台分析及其他实验研究方面的报导.作者在这些方面作了尝试.聚台物溶液的流变性表现出显着的假塑特性,而假塑性又依赣于剪切速率,

3、聚合物的结构,分子量,水解度,浓度,溶剂矿化度及温度等因素.在典型的化学驱中,注入流体在油层内部深处流动的剪切速率可达10s或更低,因此,作者在lO10s的剪切速率范围及大庆地层温度范围内,以不同永质为溶剂进行测试,从粘滞性,特性粘度等方面的流变性规律进行分析和讨论.研究中应用4参数的Meter和Cross模式对实验数据拟台处理,对有关参量综合比拟,确定了这些参量的物理意义并定量地描述了这些参量随聚合物浓度的变化规律.l实验1.1实验仪器用Ls一30流变仪及RV一3旋转牯度计分段联合测试,LS-30流变仪剪切速率范围为兽耀三翌:舔攻关器蓄机粤有关目题实验研究中部舟研究内軎.采油此文联蒹人l李彩

4、虹?女.5o年生?.年毕业于大庆石油学院开爱暴采油专韭工程师?科研方向三农tl2g?大庆石油学院第l8卷1994年0.0174128.5S;大于128.5S-I的流变数据用RV一3旋转粘度计测取.1.2聚合物溶液本研究采用的聚合物为局部水解聚丙烯酰胺和生物聚合物,参数见表l.衰1聚合袖根本参数聚合铀类型商品名称(代号)争子量tx1:水解度t)固古量()生产厂家局部水1l7sL1500235l|5英国联合腔忙公司解聚l13sL75020-2553.53英国联合腔忙公司丙烯PHP2600?90020-3O_广,I南中盟料厂酰膀丁D<6O020-30六连同德化工厂生物鼙台物Xanflood(X

5、F)>100黄国Keleo替司实验用溶剂为大庆红卫水源人工台成盐水(简称红卫盐水)和大庆厚油层试驱区1号水井人工盐水(简称1号井水).溶剂中各项离子组成见表2.衰2工合成盐水各项离子组成各项离手含量(rngfL)盐水名称COtHCOCISOFCa:MgK+NI尊矿化度为防止由体积法配制溶液造成的窖积差所带来的误差,聚合物溶液的制备均果甩称重法.z粘滞特性2.1增稠特性浓度是影响聚合物溶液流变性质的最主要因素之一.通常,在一定的溶剂.温度以及剪切速率条件下,通过测量聚台物溶液表观粘度随浓度的变化趋势来表征和比拟聚合物溶液的增稠特性.测试结果说明:局部水解聚丙烯酰胺及生物聚合物溶液的表观粘度

6、随其浓度增加而增加的变化趋势.可甩FloryHuggins方程来描述;=(1+口cP+6c;+cc;)(1)式中为某一剪切速率下聚合物溶液表观粘度,mPa?S;为无限剪切速率下聚合物溶液的表观粘度,mPa?S;c.为聚合物浓度,Wt%;n,6,c为与聚合物种类,溶液性质,温度以及剪切速率有关的系数.均由实验确定.图1是1135L局部水解聚丙烯酰胺溶液在45下的表观粘度与其浓度的关系曲线.图中的3条曲线在不同的剪切速率下测得.用FloryHuggins方程拟合所得每条曲线的参量n,b,c值列于匿的下方由这些曲线看出,实验结果验证了FloryHuggins方程能准确地描述聚合物溶液的表观牯度与浓度

7、之间的关系;还可看出,在给定的溶剂和温度条件下,聚舍物溶液的表观粘度随其浓度增加而增大的幅度取决于聚合物的种类,所研究的几种局部水解聚丙烯酰胺的水解度近似在同一范围内,因此可认为;聚合物分子量越大,溶液的表观粘度随其浓度增加而增加的幅度越大.见图2.由曲线还可看出:局部水解聚丙烯酰胺溶液表观粘度随浓度增加而增大的速率开始较小,当浓度增至某一值后,其速率急剧增大;这一增稠特性随剪切速率的增高而有所减弱,这是由于聚合物大分子有较强的分第2期享喜虹等t聚合物格藏赢变性讲究I聚台钧蓓琅牯滞特性子间力,当浓度超过一定限度后.分子间距禽进一步缩短,增强了分子链段间以及分子间的互相缠结,形成网状结构从而使溶

8、液的表观粘度急剧增大;当剪切速率增大时,这一强化效应有所减弱.固l1135L粘度与j宦度关系曲线(45)固2不同舟予量聚合铀的粘度与浓度关系曲线2.2零剪切速率特性粘度,聚合物的特性粘度是聚合物增稠能力的一种度量.在油藏工程领域,习惯用零剪切速率特性粘度表示特性粘度,并定义为:璺一d.(2)从上式可看出,.是聚合物浓度趋于零时在零剪切速率下聚合物溶液的比浓粘度;并可通过比浓粘度对浓度的依赖荧系外推作图求得.零剪切速率特性粘度口反映单个聚合物分子对溶液粘度的奉献.当溶剂温度一定时,.只与聚合物本身结构和性质有关.FloryHuggns方程可用下述另一形式表示:=.+c(3)P*p.式中为Hugg

9、ins常数.由上式可知图中曲线斜率:P;由此求出Hugglns常数:一P/i所研究的几种聚合物的零剪切速率特性粘度和Huggins常数列于表e中.可看出:零剪切速率特性粘度随溶液矿化度的增加而急剧减小,在大庆油田地层温度变化范围内,温度对其影响甚小;在温度和溶剂一定条件下,零剪切速率特性粘度与聚合物种类有关,在所研究的聚合物,溶剂及温度范围内,聚合物的零剪切速率特性牯度效值大小顺序为:l175L>l135L>PHP2>TDL>XF=I:庆石油学院第l8卷1994年裹3各种聚合铂的零剪切速率特性粘废和l-IuRRius常数3545溶剂聚合物种类口(1,ppm)K?(1,p

10、pm)K3结论(1)在一定的温度和剪切速率条件下,局部承解聚丙烯酰胺和生物聚合物溶液的表观牯度随聚合物浓度增加而增加的趋势可理想地用FloryHuggins方程来定量描述.聚合物溶液的表观粘度随浓度而增加的速率受分子量和剪切速率的影响,分子量越太或剪切速率越低,这种影响越明显.(2)在低聚合物浓度条件下,应用比浓粘度与浓度的依赖关系可较准确地确定零剪切速率特性粘度.聚合物零剪切速率特性粘度随溶剂矿化度的增加而减小在大庆地层温度变化范围内,温度对其影响甚微.参考文献1MeterDM.DoctoralDissertation.Univ.ofWconeiu.MadisonI19632CrossMM.

11、J.Colloid8.3.1985,20I417It1978,Mt99l2T4LakeLW.FundammtalsofEnhedalRecovery.TextBookforGraduateStudent,Univ.ofTx,Ausn.1986THESTUDYOFRHEOLOGICPROPERTIESOFPOLYMERSOLUTIONSI.THEVISCOSlTYCHARACTERISTICOFPOLYMERSOLUTIONSLICaong,ZHANGYuliang,WGXiaoming,HUdingbangDeptofPetroleumEngineeringAbstrllctRheologic

12、propertiesofvatiouspartiallyhydrolyaedpolyacrylamideandbiopo【ymersolutionsathomeandabroadweresystematicallydetectedandinvestigatedbymeansofthecombinationoftheLS,.30rheometerandtheRV.3viscometerindithrentinjectionwaterqualityatreservoirtemperatureofIqingOilField.Thethickeningpropertyandintrinsicvisco

13、sityatthezeroshearratewerediscussedindetailandtheregularitythattheapparentviscosityofpolymersolutionschangeswithconcentrationmsdeterminedwhiletheintrinsicviscosityofvariouspolymerswasmeasured,providingthebasisofengineeringdesignandnumericalsimulationperformanceforecastingforthepolymerfloodinginoilfield.SUBJECTTERMS:polymer,solution,rheologicalproperty,stickyproperty,shearrate