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        耐鹽型聚合物調(diào)剖劑的影響因素研究

        2016-08-19 07:44:31于欣李磊郭繼香
        天津化工 2016年4期
        關(guān)鍵詞:成膠耐鹽礦化度

        于欣,李磊,郭繼香

        (1.天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300402;2.中國石油大學(xué)(北京),北京102249)

        耐鹽型聚合物調(diào)剖劑的影響因素研究

        于欣1,李磊1,郭繼香2

        (1.天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300402;2.中國石油大學(xué)(北京),北京102249)

        針對耐鹽型聚合物GY-5調(diào)剖劑,分別考察地層水礦化度、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度以及pH值等因素對聚合物成膠情況的影響,確定最佳使用條件,并著重分析了各種因素的影響。

        耐鹽聚合物;調(diào)剖劑;影響因素

        本文針對實驗室研制的耐鹽型聚合物GY-5調(diào)剖劑進(jìn)行性能評價,分別考察地層水礦化度、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度以及pH值等因素對聚合物成膠情況的影響。

        1 實驗部分

        1.1實驗材料與儀器

        1.1.1實驗材料

        藥品:耐鹽型聚合物GY-5,相對分子質(zhì)量1800萬,北京博瑞泵克科技發(fā)展公司;交聯(lián)劑SC-100;固化劑。

        1.1.2實驗儀器

        實驗儀器:黏度計,DV-II,美國BROOKFIELD;電子天平,F(xiàn)A2004C,上海越平科學(xué)儀器有限公司;磁子攪拌器,JB-1,上海雷磁新儀器有限公司;干燥箱,電熱鼓風(fēng),上海一恒科學(xué)儀器有限公司;壓力容彈;燒杯,200mL容量。

        1.2實驗方法

        1.2.1模擬水的配制

        配制500mL不同礦化度模擬地層水,配方如表1:

        表1 不同礦化度模擬地層水的配方

        1.2.2礦化度對成膠性能的影響

        分別用不同礦化度的模擬地層水配制濃度為0、2000、5000、8000、10000、12000、15000、18000mg/ L的耐鹽型聚合物GY-5溶液,取200g耐鹽型聚合物GY-5溶液,加入0.60g交聯(lián)劑SC-100和0.50g固化劑,攪拌均勻,用塑料薄膜密封,40℃下測其黏度??疾斓V化度對其成膠性能和成膠時間的影響。在40℃烘箱中每隔2h測一次聚合物黏度,直至黏度不再增大為止。此時記錄其成膠時間分別為: 7、22、23、25、26、28、30、32h。

        1.2.3聚合物濃度對成膠性能的影響

        蒸餾水配制不同濃度的聚合物溶液,分別為500 mg/L、1000 mg/L、1500 mg/L、2000 mg/L、2500 mg/L。取溶液200g,加交聯(lián)劑0.50g和0.50g固化劑,攪拌均勻,用塑料薄膜密封,于40℃烘箱中每隔2h測一次聚合物黏度,直至黏度不再增大為止。此時記錄其成膠時間分別為:20、15、10、9、7h。

        1.2.4交聯(lián)劑SC-100對聚合物成膠性能的影響

        配制濃度為1000mg/L的耐鹽型聚合物溶液,加入1.00g固化劑(20%),改變交聯(lián)劑SC-100用量,分別為0.50g,0.75g,1.00g,1.25和1.50g。在40℃烘箱中每隔2h測一次聚合物黏度,直至黏度不再增大為止。此時記錄其成膠時間為:26、22、20、18、7h。

        1.2.5pH值對聚合物成膠性能的影響

        配制濃度為1000mg/L的耐鹽型聚合物溶液,加入0.30g交聯(lián)劑SC-100和0.20g固化劑,調(diào)節(jié)溶液的pH值分別為pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9,分別測其成膠后黏度,考察pH對其成膠后黏度的影響。

        2 結(jié)果與討論

        2.1礦化度對不同聚合物成膠性能的影響

        不同礦化度下耐鹽型聚合物溶液在40℃下成膠前后的黏度變化如圖1所示。

        圖1 不同礦化度下耐鹽型聚合物成膠后的黏度變化

        從圖1中可以看出,受所加交聯(lián)劑SC-100和固化劑的影響,成膠后黏度較大。隨著礦化度增加,黏度下降幅度較小,表現(xiàn)出較好的耐鹽性??蛇m當(dāng)改變濃度、交聯(lián)劑SC-100和固化劑的用量做進(jìn)一步的高溫高鹽性實驗。

        2.2聚合物濃度對成膠性能的影響

        不同濃度下耐鹽型聚合物溶液成膠前后的黏度變化如圖2所示。

        圖2 不同濃度下耐鹽型聚合物成膠后的黏度變化

        從圖2和1.2.3中所記錄的成膠時間表中可以看出,聚合物濃度對耐鹽型聚合物溶液成膠后的黏度的影響顯著,聚合物濃度增大,黏度顯著增大,成交時間縮短。考慮到成交時間太快或初始黏度太大影響注入性能,所以耐鹽型聚合物的最佳檢測用濃度為1000mg/L。

        2.3交聯(lián)劑SC-100對聚合物成膠性能的影響

        濃度為1000mg/L耐鹽型聚合物溶液在固化劑用量為20%時,不同交聯(lián)劑用量下成膠后黏度變化如圖3所示。

        圖3 不同交聯(lián)劑用量下的耐鹽型聚合物溶液成膠后黏度的變化

        從圖3和1.2.4中所記錄的成膠時間可以看出,隨交聯(lián)劑用量的增加,成膠時間縮短,成膠后黏度先增大后降低。在低用量時,聚合物的成膠黏度隨著交聯(lián)劑SC-100用量的增加而減小,但當(dāng)交聯(lián)劑SC-100用量超過一定的量時聚合物成膠后的黏度會明顯下降。交聯(lián)劑SC-100的最佳用量為1.00g。

        2.4pH值對耐鹽型聚合物成膠性能的影響

        pH值對耐鹽型聚合物溶液在40℃下的成膠后黏度的影響如圖4所示。

        圖4 pH值對耐鹽型聚合物溶液成膠后黏度

        由圖4可看出,pH=8時,成膠黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它,所以可得出適宜的pH為8,酸性條件下成膠明顯加快,但黏度較低。pH大于10時,耐鹽型聚合物很可能發(fā)生了水解。

        3 結(jié)論

        3.1地層水礦化度的影響

        體系的抗鹽性是決定調(diào)剖劑性能的重要指標(biāo),因為大分子聚合物在高離子度的環(huán)境下會發(fā)生卷曲,影響交聯(lián),因此對配方抗鹽性進(jìn)行考察是現(xiàn)場試驗成功的關(guān)鍵。從中可看出礦化度越高,體系成膠時間越長,成膠速度越慢。

        3.2聚合物濃度的影響

        實驗結(jié)果顯示,聚合物濃度對成膠行為有較大的影響,隨著聚合物用量的增大,成膠時間縮短,形成的膠體強度增大。當(dāng)聚合物濃度偏低時,體系黏度低且增加很慢,成膠時間過長而聚合物濃度偏高時,雖然體系黏度大且增加很快,但成膠時間又太快,所以要選擇合適的成膠時間,在合適的成膠時間下黏度越大越好。而且還要考慮初始黏度小于100mPa·s,否則現(xiàn)場注入壓力太大,會導(dǎo)致注入困難。

        3.3交聯(lián)劑濃度的影響

        實驗結(jié)果表明,交聯(lián)劑濃度偏低時,體系黏度低且增加很慢,成膠時間增長,交聯(lián)劑濃度偏高時,黏度增大但成膠時間縮短。這是由于交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,可提供更多的交聯(lián)點,與聚合物交聯(lián)的機率增大,因此成凍時間短。交聯(lián)劑濃度過大時,黏度反而降低,這是由于聚合物溶液交聯(lián)過度生成的凝膠發(fā)生脫水所致。

        在交聯(lián)劑濃度一定時,提高聚合物濃度可以縮短體系的交聯(lián)時間,但縮減的幅度不大。由于聚合物價格高,不宜采用改變聚合物濃度濃度的方法控制體系交聯(lián)時間。

        3.4pH值對體系黏度的影響

        體系的pH值也是決定交聯(lián)條件和影響交聯(lián)速度的一個重要因素。pH值對成膠時間的影響很敏感,pH降低,成膠時間顯著縮短,最佳pH基本為中性,無需專門調(diào)節(jié)pH,對于pH較低的地層,可適當(dāng)加大延緩劑用量,來維持較長的成膠時間。在成膠條件下,pH值增大有利于膠體的形成和穩(wěn)定性的增加,通過實驗,適合本體系的最佳的pH為8.0。

        10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.007

        TE254+.4

        A

        1008-1267(2016)04-0020-03

        2016-03-20

        于欣(1987~),女,教師,碩士研究生,主要研究方向:石油化工。

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