彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機理實驗研究

張敏

摘 ?要：聚合物高分子在配注過程中受管線和機械設備的作用不可避免地會發(fā)生機械、化學和生物降解，這不但會影響聚合物驅采收率，而且會造成聚合物原料的浪費。本文重點研究彎頭對粘度的影響，提高聚丙烯酰胺溶液對工藝的適應性。

關鍵詞：剪切速率;剪切速率;粘度

1機械降解機理

聚合物的降解以機械剪切作用為主，機械降解是指由于輸入機械能引發(fā)的聚合物鏈化學反應，使分子結構破壞的過程。外界施加的機械能傳遞給聚合物分子鏈時，在聚合物分子鏈內產(chǎn)生內應力，當此應力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時，導致聚合物分子鏈斷裂，形成聚合物鏈自由基，進而引發(fā)聚合物自由基化學反應，使聚合物的分子量和分子結構發(fā)生變化。在高流速的作用下，PAM由于剪切作用而發(fā)生斷裂降解，同時斷裂產(chǎn)生自由基，然后通過自由基傳遞反應，降解程度加深，通過在溶液中加入自由基捕獲劑可以證實剪切過程中自由基的產(chǎn)生。

2實驗方法

為研究彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機理，將從螺桿泵打出的溶液流經(jīng)一定個數(shù)的彎頭，在彎頭的前后兩段分別取樣，通過對比兩個樣品，得到該實驗條件下的降解率。然后改變流量和彎頭個數(shù)，研究流量和彎頭個數(shù)對聚丙烯酰胺粘度的影響規(guī)律。

首先在彎頭個數(shù)為12時的情況下進行研究，流量分別設置為0.12，0.24，0.36，0.48，0.6m3/h。

3實驗分析及結論

通過流量Q=0.12 m3/h時流經(jīng)彎頭的入口溶液和入口溶液粘度曲線可以看出，入口溶液和出口溶液粘度隨剪切速率增加而下降。另外，在剪切速率v≤11sec-1時，入口溶液粘度大于出口溶液粘度，但隨著剪切速率的增加，兩者之間的差距逐漸減小。當剪切速率超過11sec-1時，二者幾乎沒有差別。

取旋轉流量計轉速為30rpm時的粘度研究管線對聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。當流量Q=0.12 m3/h時，入口溶液的粘度為1225.74mPa·s，出口粘度為1134.55 mPa·s。剪切速率：

以同樣的方法算得其它四種流量下的降解率，做降解率隨流量的變化曲線，如圖1所示。從圖2中可以看出，隨著流量的增加，溶液的降解率也增加，但幅度不斷減小。

改變彎頭個數(shù)，分別為20，40，60，80，測量入口溶液和出口溶液的粘度，計算彎頭對聚丙烯酰胺溶液的降解率，從而觀察彎頭個數(shù)對聚丙烯酰胺的粘度的影響規(guī)律。從圖3可以看出，隨著管線長度的增加，出口粘度不斷降低，且降低幅度不斷減小。

以上實驗結果表明，減少彎頭個數(shù)，能夠提高聚丙烯酰胺溶液粘度，有利于提高三次采油的采油率。

參考文獻

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