劉田，林治宇，李翠勤

（東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江大慶163318）

聚合物表面活性劑（簡(jiǎn)稱聚表劑）具有聚合物和表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無(wú)堿條件下，就具有良好的增粘、降低流度比、擴(kuò)大波及系數(shù)、增溶和乳化能力等性能，是一種新型的帶有多種功能性官能團(tuán)的單一組份的化學(xué)驅(qū)替劑[1,2]。該類(lèi)新型聚合物與傳統(tǒng)的驅(qū)油劑聚丙烯酰胺相比，具有更優(yōu)良的驅(qū)油性能。目前，有關(guān)該類(lèi)聚合物的研究主要集中在其基本性質(zhì)和應(yīng)用性能的研究。如閆麗萍等[3]對(duì)該類(lèi)新型聚表劑進(jìn)行了的室內(nèi)驅(qū)油試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚表劑基液的抗剪切性能較強(qiáng)，有一定的增溶乳化原油能力，且聚表劑驅(qū)采收率比普通聚合物高出6%～9%。李強(qiáng)等[4]采用動(dòng)態(tài)光散射儀和掃描電鏡研究了聚表劑的分子線團(tuán)尺寸和微觀聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚表劑分子出現(xiàn)“交聯(lián)”反應(yīng)的特征，呈現(xiàn)出“片狀”網(wǎng)狀-聚集結(jié)構(gòu)。在前期研究的基礎(chǔ)上，本文采用布氏粘度計(jì)研究了大慶油田用的4 種聚表劑水溶液粘度以及粘度穩(wěn)定性，考察了聚表劑濃度以及種類(lèi)對(duì)其溶液粘度的影響規(guī)律，為這類(lèi)新型功能聚合物的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

聚表劑：上海海博公司生產(chǎn)的“海博Ⅰ型”、“海博Ⅱ型”、“海博Ⅲ（W/O）型”和“海博Ⅲ（O/W）型”；Na2CO3、NaCl，分析純，沈陽(yáng)東興試劑廠。

JB90-D 型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠）；DV-II+型粘度計(jì)（美國(guó)Brookfield），DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器（鞏義市科華有限公司）。

1.2 合成步驟

1.2.1 聚表劑水溶液的粘度測(cè)定 稱取一定量的聚表劑樣品分別加入一定量的清水和模擬污水中，在25℃恒溫?cái)嚢?h，然后在25℃的恒溫水浴中密封靜置熟化12h，采用Brookfield-II 粘度計(jì)，測(cè)定聚表劑水溶液在不同轉(zhuǎn)速的粘度。

1.2.2 聚表劑水溶液的穩(wěn)定性測(cè)定 將配制好的濃度分別為300 和1000mg·L-1聚表劑溶液，在25℃下分別放置不同時(shí)間，考察放置時(shí)間對(duì)其水溶液粘度的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚表劑濃度對(duì)聚表劑水溶液粘度的影響

25℃時(shí)、清水溶液中，4 種聚表劑的濃度對(duì)其水溶液粘度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 聚表劑濃度對(duì)粘度的影響Fig.1 Effect of the concentration of polymer surfactant on the viscosity

由圖1 可以看出，在相同剪切速率時(shí)，4 種聚表劑水溶液的粘度均隨著聚表劑濃度的增加而增大。其中Ⅰ型聚表劑濃度大于800mg·L-1時(shí)，繼續(xù)增加聚表劑的濃度，其水溶液的粘度變化較??；而Ⅱ型聚表劑水溶液的粘度繼續(xù)大幅度增加；兩種Ⅲ型聚表劑水溶液粘度變化規(guī)律比較類(lèi)似。分析原因可能為Ⅱ型聚表劑以聚丙烯酰胺骨架為基礎(chǔ)，引入功能單體，這些單體引入聚合物分子后，能通過(guò)增加聚表劑分子間相互作用，形成超分子結(jié)構(gòu)的形式，大幅度增加聚合物溶液的粘度性質(zhì)[5]。

2.2 剪切速率對(duì)聚表劑水溶液粘度的影響

25℃下聚表劑濃度為600mg·L-1時(shí)，剪切速率對(duì)聚表劑水溶液粘度的影響見(jiàn)圖2。

從圖2 可以看出，4 種聚表劑溶液的粘度均隨著剪切速率的增大先快速降低，隨后變化較小。從圖2（a）中可以看出，4 種聚表劑在清水中，Ⅱ型聚表劑水溶液粘度隨著剪切速率的增加，降低幅度較小，這進(jìn)一步說(shuō)明Ⅱ型聚表劑的分子內(nèi)存在功能基團(tuán)，易形成超分子結(jié)構(gòu)。從圖2（b）中可以看出，在模擬污水中，Ⅲ（W/O）型聚表劑水溶液的粘度最大，而Ⅱ型聚表劑水溶液粘度遠(yuǎn)低于Ⅲ型聚表劑，這說(shuō)明Ⅲ（W/O）型聚表劑具有較好的抗鹽性能，而Ⅱ型聚表劑的抗鹽性最差。

2.3 聚表劑水溶液的粘度穩(wěn)定性

固定聚表劑濃度為300mg·L-1時(shí)，聚表劑水溶液的粘度隨熟化時(shí)間的變化見(jiàn)圖3。

圖3 聚表劑水溶液的粘度穩(wěn)定性Fig.3 Viscosity stability of the polymer surfactant solution

由圖3 可以看出，由清水配制的聚表劑溶液的粘度隨著時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，而由污水配制的聚表劑溶液的粘度隨時(shí)間的增加，呈先上升后下降的趨勢(shì)，且下降幅度小于上升幅度。分析原因可能為，清水體系中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，部分少量高分子降解，導(dǎo)致體系粘度降低；無(wú)水體系中，由于無(wú)機(jī)鹽的存在，高分子鏈之間的斥力作用增強(qiáng)，高分子鏈伸展，導(dǎo)致體系粘度增加，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，分子鏈降解，導(dǎo)致體系的粘度降低[6]。

3 結(jié)論

（1）海博生產(chǎn)的四種聚表劑的水溶液粘度隨著聚表劑濃度的增加而增大，Ⅰ型聚表劑濃度高于800mg·L-1時(shí)，濃度對(duì)其水溶液的粘度影響較小。

（2）4 種聚表劑水溶液的粘度隨著剪切速率的增大先快速降低，隨后變化較小，無(wú)機(jī)鹽的存在使得分子伸展幅度降低，導(dǎo)致體系粘度降低較快。

（3）聚表劑溶液的粘度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，高分子鏈降解，導(dǎo)致體系粘度降低；無(wú)機(jī)鹽的存在，導(dǎo)致體系粘度增加。

［1］石玲.多元接枝聚表劑性能評(píng)價(jià)及驅(qū)油機(jī)理研究［D］.中國(guó)科學(xué)院研究生院碩士學(xué)位論文,2008:6-10.

［2］高書(shū)峰,黃勇,周濤,等.綠色阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸（鈉）的合成及工藝［J］.高分子材料科學(xué)與工程,2006,22（6）:67-70.

［3］閆麗萍,雷友忠,丁寒生,等.新型聚表劑提高采收率物模實(shí)驗(yàn)及認(rèn)識(shí)［J］.2008年油田高含水期深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研討會(huì)論文集,2008.

［4］劉銀慶,歐秀艷,馬一玫.聚表劑驅(qū)原油破乳劑的研究［J］.化學(xué)工程師,2012,（11）:66-69.

［5］姜釗.煉化聚表劑與海博聚表劑驅(qū)油物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究［D］.東北石油大學(xué),2012:12-16.

［6］袁瑞,李英,方洪波,等.部分水解的疏水改性聚丙烯酰胺分子構(gòu)型與體相行為的關(guān)系［J］.物理化學(xué)學(xué)報(bào),2013,29（4）:706-714.