交联聚合物微球体系流变性研究-中国聚合物网.PDF

交联聚合物微球体系流变性研究 李雅华，李明远，林梅钦，董朝霞 （中国石油大学提高采收率中心 北京 102249） 摘要：用HAAKE 流变仪研究了交联聚合物微球体系的流变性及其时间效应。结果表 明，本实验条件下40 ℃溶胀 10 天的交联聚合物微球体系质量浓度为 100mg/kg，氯化钠质 量浓度为2000mg/kg 的溶液，与同条件HPAM 溶液的流变性不同。交联聚合物微球体系在 -1 ）表现为胀流性，低剪切速率时为假塑性（60 －335s-1 ）， 中等剪切速率范围内（335 －1380s -1 ）；而相应的HPAM 溶液只表现轻微的假塑 高剪切速率时表现为近似牛顿性（1380－1600s 性。交联聚合物微球体系具有时间效应，表现为负触变性（震凝性）；HPAM 溶液流变性没 有时间效应。两者流变性和时间效应不同，主要是由于交联聚合物微球体系存在交联点，微 球粒子体积分数相对较高而导致交联聚合物微球体系流变性不同于HPAM 溶液。 关键词：交联聚合物微球体系 流变性 负触变性 [1-3] 交联聚合物微球体系是在交联聚合物溶液（LPS ） 基础上发展起来的用于 油田深度调剖的纳米级颗粒。不同于 LPS 的是：它是在生产阶段制得的分散的 预交联体系。由于具有良好注入性能，配制溶液时受油田污水中各种离子及杂质 影响小，因此可以拓宽 LPS 深部调剖技术的使用范围，在石油开采技术中有重 要的应用前景。 交联聚合物微球体系在现场深部调剖时，要考虑其在地层中的流动问题， 因此对其流变性质的研究尤为重要。本文利用HAAKE RS600 流变仪研究了交 联聚合物微球体系的流变性，同时对其流变性的依时性进行了较系统的研究。 1 实验部分 1.1 实验试剂 采用中科院制备的交联聚合物微球体系，固含量 20 ％，经索氏抽提器抽提 后使用。大庆助剂厂生产的HPAM ，粘均相对分子质量为1100－1400 万。氯化 钠，分析纯。去离子水，中国石油大学基础化学教学与实验研究中心制备。 1.2 实验方法 1.2.1 交联聚合物溶液配制 称取一定量的交联聚合物微球母液，加入一定量 10%NaCl 母液，再加入一 定量的去离子水稀释、搅拌均匀，使体系质量浓度为100 mg/kg，氯化钠质量浓 度为2000mg/kg ，将配置好的溶液在40°C 下恒温溶胀10d，待测。 1.2.2 流变性测定 实验采用HAAKE RS600 型流变仪，采用DG41-Ti 双间隙式转筒传感系统， 测定温度为 30°C 。 1.3 流变参数计算 假塑性流体和胀流体的流动曲线都是非线性的，属幂律型流体，其剪切应力 σ 与剪切速率dγ /dt 关系可用幂律公式表示： s σ =K (dγ /dt)n (1) s 式中：K n — 稠度系数(Pa·s ) ，为常数，K 值越大，表明该流体越粘稠 n —非牛顿指数，是表征偏离牛顿流体程度的指数。假塑性流体n1 ， 胀流体n1 。牛顿流体n=1 ，此时K = η0 。 对式(1)两边取对数： lgσ =lg K + n lg(dγ /dt) (2) s 用 lgσs 对lg(dγ /dt) 作图为一条直线，斜率为n ，截距为lg K ，根据n 值来 判断流体流型。 2 实验结果与讨论 2.1 交联聚合物溶液流变性研究 交联聚合物微球体系质量浓度为100 mg/kg，氯化钠质量浓度为2000mg/kg 的溶液40°C 下恒温溶胀10d 后与相同质量浓度条件的HPAM 溶液流变性测定结 果如图1 所示。 图 1 清晰