有机高分子聚丙烯酰胺

2024-09-02

有机高分子聚丙烯酰胺（精选4篇）

有机高分子聚丙烯酰胺第1篇

一、实验药品

主要实验药品:恒温烘箱, 流变仪, 烧杯等;阴离子聚丙烯酰胺 (北京恒聚) , 有机铬交联剂 (胜利油田) , HCL, Na OH等。

二、实验仪器

(1) 小型恒温箱

(2) HAAKE RS150型流变仪

(3) 恒速搅拌器

(4) 试管若干根

三、实验方法

在实验室条件下配置不同浓度下的有机铬-聚丙烯酰胺, 并选取在120℃的实验条件, 将不同的浓度的有机铬-聚丙烯酰胺加入不同PH值后, 采用单因素变化法安排实验工作, 通过控制PH值, 矿化度等实验因素观察现象。

四、结果与讨论

1. 矿化度对成胶的影响

分别取蒸馏水, 5000ppm, 10000ppm及20000ppm加入相同量的HPAM和交联剂放入120℃恒温箱中, 实验结果见表1。

如表格1所示:随着溶液体系的矿化度浓度增加, 阴离子型聚丙烯酰胺成胶时间缩短;溶液体系的粘度降低。这是由于阴离子型聚丙烯酰胺随矿化度升高其大分子从舒展状态逐渐卷曲。因而矿化度升高, 溶液的粘度随之降低。

2. PH值对成胶的影响

PH值也是影响交联的一个重要因素。在120℃下, 将PH值分别调为3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10观察体系成胶时间。实验发现当PH值小于4是体系始终无法成胶而当PH值大于9时体系会产生沉淀。所以在高温体系下PH的取值范围为5~8。且在碱性条件下成胶速度快于酸性条件。这是由于聚丙烯酰胺在水解时, 部分酰胺基转化为羧基, 这些羧基并不全部呈离子状态, 它为一弱电解质, 在溶液中部分电离。当聚丙烯酰胺浓度一定时, 在碱性条件下氢氧根离子的浓度高从而是反应加速。但提高加碱比, 增加了溶液中的电解质含量, 过多盐离子的存在, 使电离作用受到抑制影响反应进行。

3. 浓度对成胶的影响

实验采用的是有机铬交联剂, 该交联剂稳定性高, 在高温条件下才能释放出三价铬离子与聚丙烯酰胺进行交联。取不同浓度的聚丙烯酰胺溶液加入相同量的交联剂比较其成胶时间, 可以选取合理浓度进行现场操作, 结果见表2。

如表格2所示:随着聚丙烯酰胺浓度的增加, 溶液粘度增加, 阴离子型聚丙烯酰胺成胶时间缩短。聚丙烯酰胺溶液浓度的增加其大分子之间的接触力增加, 造成溶液之间的内摩擦力增加, 因此溶液的粘度增加。

小结

1.随着溶液体系的矿化度浓度增加, 阴离子型聚丙烯酰胺成胶时间缩短;溶液体系的粘度降低。

2.实验发现当PH值小于4是体系始终无法成胶而当PH值大于9时体系会产生沉淀。所以在高温体系下PH的取值范围为5~8。

3.随着聚丙烯酰胺浓度的增加, 溶液粘度增加, 阴离子型聚丙烯酰胺成胶时间缩短。

摘要：聚丙烯酰胺在油田中应用广泛, 如用作钻井液、压裂液、及聚合物驱油以提高石油采收率等。本文研究在120℃高温条件下, 通过在实验过程中控制PH值, 矿化度, 浓度等因素, 观察在高温条件下阴离子聚丙烯酰胺成胶性能的变化。

关键词：聚丙烯酰胺,提高石油采收率,高温

参考文献

[1]纪淑玲, 彭勃, 林梅钦, 李明远, 吴肇亮.粘度法研究胶态分散凝胶交联过程[J].高分子学报.2000 (01) .

[2]彭勃, 李明远, 纪淑铃, 吴肇亮.聚丙烯酰胺胶态分散凝胶体系粒度研究[J].油田化学.1999 (03) .

[3]屈小中, 史燚, 金熹高.原子力显微镜在高分子领域的应用[J].功能高分子学报.1999 (02) .

有机高分子聚丙烯酰胺第2篇

为了消除胶束聚合法的不利影响, 本研究采用超声辅助自由基聚合法, 并采用比碳氢疏水单体疏水性更强的三乙基乙烯基硅烷 (Triethylvinylsilane, TVS) 为疏水单体, 与丙烯酰胺 (AM) 、丙烯酸 (AA) 共聚合成出有机硅改性聚丙烯酰胺 (SPAM) , 并通过表观黏度法、荧光光谱法和动态流变着重研究了TVS含量对SPAM溶液缔合行为、耐温、耐盐及动态流变性能的影响规律。

1 实验部分

1.1 主要试剂

丙烯酰胺 (AM, 分析纯) , 天津市科密欧化学试剂有限公司产品;丙烯酸 (AA, 分析纯) , 北京瑞博龙石油科技发展有限公司产品;三乙基乙烯基硅烷 (TVS, 分析纯) , 上海嶅稞实业有限公司;偶氮二异丁基脒盐酸盐 (AIBA, 分析纯) , 天津市化学试剂六厂产品;氢氧化钠 (分析纯) , 天津市化学试剂六厂产品;过硫酸钾 (分析纯) , 天津市化学试剂六厂产品;去离子水。

1.2 SPAM的制备以及矿化水配制

SPAM的制备:将m (AM) :m (AA) =75∶25的单体混合物以及一定量的TVS在烧杯中溶于50℃的去离子水中, 搅拌至完全溶解, 用氢氧化钠调节pH为9.0, 通氮驱氧, 薄膜封口留微孔后放入超声仪, 功率设为120W, 恒温50℃, 引发剂 (w (AIBA) =0.3%) 引发聚合, 反应2h, 得到胶状共聚物 (SPAM) , 乙醇洗涤, 在真空干燥箱中 (50℃) 干燥后, 碾碎备用。

矿化水的配制:水的矿化度 (Degree of mineralization简称M) 通常以1L水中含有各种盐分的总毫克数来表示 (mg/L) 。在4902.68g蒸馏水中加入无水氯化钙5.7165g、六水合氯化镁4.3150g、氯化钠87.2890g, 用磁力搅拌器搅拌15min可得矿化度为19334mg/L的矿化水 (其中钙镁离子总量为514mg/L) 。其他矿化度的溶液相应地提高或降低其中各种盐的浓度。

1.3 性能测试

表观黏度法、荧光光谱法和动态流变等性能测试依照相关文献[16,17]进行。

2 结果与讨论

2.1 SPAM溶液的缔合行为

不同SPAM浓度下, TVS含量对SPAM溶液表观黏度和荧光实验 (芘分子为探针) 结果见图1。结果表明, SPAM浓度相同时, 在一定范围内TVS含量越高、SPAM溶液表观黏度越大;TVS含量一定的情况下, SPAM溶液表观黏度随其浓度增加而出现急剧增加的现象 (图1a) 。SPAM溶液的I1/I3值随聚合物浓度变化规律非常明显, 先缓慢下降而后迅速下降, SPAM浓度达到一定后逐渐变缓;TVS含量越高, I1/I3值开始下降对应的聚合物浓度越小, 且下降程度越大。另外, 芘在SPAM溶液中的I1/I3值低于其在水中的I1/I3值 (图1b) 。

溶液表观黏度或I1/I3值开始产生急剧变化时对应的SPAM浓度称之为临界缔合浓度 (Critical Associating Concentration, CAC) 。在CAC前后, SPAM的聚集形态从分子内缔合向分子间缔合转变, 这是溶液性能发生突变的根本原因。实验结果证明了SPAM溶液中存在疏水微区, 溶液表观黏度和I1/I3值的变化规律与常规HAPAM一致, 这也证明了超声能成功的作为体系的“乳化剂”, 使得疏水单体TVS引入聚合物中, 从而避免了胶束聚合法的复杂后处理。

2.2 幂律模型

将描述溶液“剪切变稀”的Ostwald-Dewael幂律方程变换为如下形式以计算流动指数 (n) 和稠度系数 (k) [18]:

式 (1) 中, σ:剪切应力, Pa;γ:剪切速率, s-1;n:流动指数;k:稠度系数, mPa·sn。

不同TVS含量、SPAM浓度时, 溶液n, k值计算结果见表1。由表1可见, 随着TVS含量、SPAM浓度的增加, 溶液的n值均小于1, 且越来越小, SPAM溶液的非牛顿流体特性增加;同时溶液k值明显提高。TVS含量和 (或) SPAM浓度的增加, 均使得体系中强疏水基团含量提高, 有利于产生分子间疏水缔合, 从而赋予SPAM溶液独特的流变性能。

[注:a.TVS含量;b.SPAM溶液浓度]

2.3 SPAM溶液的耐剪切性能

图2为不同TVS含量下SPAM溶液的耐剪切流变曲线。TVS含量较高时, 随着剪切速率的增加, 表观黏度先有一定幅度的上升、随后剧烈下降, 最终逐渐趋于平稳。极低的剪切速率使SPAM大分子链产生适度的取向, 有助于疏水基团产生更多的分子间缔合, 溶液表观黏度升高。剪切变稀的现象在一定剪切率时尤为明显, 这归因于较高的剪切力破坏了分子间的疏水缔合作用力 (物理交联) , 使得溶液表观黏度下降。TVS含量过低时, 体系中只产生很少量的分子间缔合, 表观黏度呈现出持续下降的趋势。

2.4 SPAM溶液的耐温性能

图3为不同TVS含量下溶液的耐温流变曲线。结果显示, 在TVS含量为0.2%和0.5%时, 溶液表观黏度随着温度的升高而持续降低。这是由于疏水基团过于少, 缔合性较弱。当TVS含量高于0.8% (SPAM的溶液浓度为0.4%) , 溶液表观黏度随着温度的升高, 先增加后快速减小, 但增加幅度并不是非常明显。较多的疏水基团使分子内缔合程度相对较大, 当温度升高时, 热运动致使分子内缔合减弱, 大分子链较为伸展, 利于分子间缔合, 赋予溶液较大的表观黏度。需要指出的是, 温度过高, 剧烈的热运动致使分子间缔合减弱, 体系中的交联网状结构被破坏, 溶液表观黏度显著下降。

2.5 矿化度对溶液表观黏度的影响

矿化度 (M) 对溶液表观黏度的影响可以反映出聚合物溶液的耐盐性。在盐水中, 溶液表观黏度降低程度越低、耐盐性越好;黏度若升高, 则说明耐盐性更佳。图4是TVS含量对聚合物溶液耐盐性的影响规律, 其中SPAM浓度为0.4%。

结果显示, 当聚TVS含量过低时, SPAM溶液耐盐性较差;当TVS含量高于0.5%时, 溶液则体现出极佳的耐盐性。适当的矿化度使溶液极性增加, 致使非极性基团更容易聚集在一起, 物理交联点增多, 表观黏度上升。当矿化度继续升高时, 溶液中的盐使分子链段之间以及分子之间的静电排斥减弱、大分子链卷曲, 表观黏度降低。

以平衡黏度与起始黏度之比, 即黏度保持率 (viscosity retention index, VRI) 来表示耐盐性能。在矿化度为31000mg/L时, TVS含量为0.8%、1%的VRI分别达到了81.74%和99.66%。结果表明SPAM具有极佳的耐盐性。

3 结论

有机高分子聚丙烯酰胺第3篇

1 粘度测定原理

当液体受压力P在半径为R的长管中稳定流动时, 其流动规律遵从泊肃叶 (poiseuille) 定律。[1,2]

动力粘度为:

其中流动液压P=rgh, h:液柱等效平均高度;R:毛细管内径;l:管长;V:流过体积。实验中, 流出时间通常是比较长的, 因此往往忽略动能影响即:

2 粘度计的选取

标准中规定[3]测定聚丙烯酰胺使用的粘度计型号为4-0.55、4-0.57两种。[3]4为定量球容积。0.55、0.57为内经尺寸, 单位mm。

粘度计常数的选择可以通过计算得到一个取值范围。规定在30℃条件下, 溶剂流经毛细管内径时间为100s~130s[3]。溶剂成分是固定的, 因此当流动时间较长可忽略动能影响的情况下, 认为溶剂在不同粘度计中运动粘度v是常数[5]。我们用已校正过的四只粘度计分别测试溶剂流过时间, 取平均值由已知粘度计常数, 根据 (2) 式, 分别计算溶剂运动粘数, 由 (2) 式, 得到以下结果:

0.006578

此结果是在忽略了动能影响的情况下得到的。此范围可作为测量驱油用聚丙烯酰胺选择粘度计常数的参考范围, 建议选取粘度计常数在0.007mm2/s2附近的粘度计较为恰当。

3 稀释溶液的制备

在配制溶液时, 选择合适的溶液浓度, 使溶液的流经时间 (t) 和溶剂的流经时间 (t0) 之比在1.2~2.5范围之内。[3]即1.2

4 数据处理及取值

描述溶液粘度对浓度依赖关系的经典公式是Huggins方程和Kraemer方程, 通过极限外推得到截距, 即特性粘数:

何曼君[2]认为哈根斯方程在推导过程中进行了一次高次省略, 而克雷吗方程在推导过程中进行了两次高次省略, 因此哈根斯方程更加准确。油田上, 聚丙烯酰胺特性粘数测量计算取值多认同取两条曲线截距的平均值。

通过大量对常规聚丙烯酰胺特性粘数检测, 大致得到三类结果:

(1) 聚丙烯酰胺特性粘数在1000~1800, 分子量较低, 曲线常常会出现:hspc~c曲线线性关系较好, l nhrc~c曲线呈下弯趋势。如果取线性趋势线, 两条曲线在y轴右侧提前相交, 则l nhrc~c在y轴的截距, 会大于hspc~c曲线的截距。

(2) 产品特性粘数在1800~2500, 大多数Ⅱ类常规高分子聚丙烯酰胺目前属于这个范围内, 两条曲线线性关系较好。但也不一定能相交于一点。

(3) 对于特性粘数在2500~3500范围内的超高分子量聚丙烯酰胺, l nhrc~c曲线呈上弯形状。如果取线性趋势线, 两条曲线在y轴左侧相交, 如取线性趋势线, 则l nhrc~c曲线在y轴的截距, 会小于hspc~c曲线的截距。

在良溶剂中, k在0.25~0.35之间, k值随着分子量的增加而降低, [2]当k>1/3时, 分子量越小k值越大;当k<1/3时, 随分子量增高k值减小;再对室内大量聚丙烯酰胺产品进行特性粘数检测后发现:不管是测定高分子还是低分子产品, 其:hspc~c外推曲线线性关系都较好, 而l nhrc~c曲线则受分子量的影响有时会有弯曲。

5 总结

要得到较为准确的数据必须选取合适的乌氏粘度计, 对于测定驱油用聚丙烯酰胺特性粘数, 粘度计常数在0.007mm2/s2附近较为合适。待测溶液的浓度应选取得当, 如果结果不符合1.2

摘要：论述了测量聚丙烯酰胺产品特性粘数及分子量的影响因素。确定了粘度计常数的选取范围, 明确稀释溶液浓度的配制要求。分析了不同分子量聚丙烯酰胺在数据处理过程中可能出现的问题。建议取Huggins方程外推截距作为特性粘数值。

关键词：特性粘数limiting viscosity number,聚丙烯酰胺polyacrylamide,粘度计常数Ubbelohde viscometer canstant

参考文献

[1]石油天然气行业标准SY/T 5862-2008.驱油用聚合物技术要求.

[2]何曼君, 陈维孝, 董西侠.高分子物理.复旦大学出版社, 1997.174-179.

[3]焦剑, 雷渭媛.高聚物结构、性能与测试.化学工业出版社, 2005.189-194.

[4]陈九顺等聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究。高分子学报1994.4244-247

有机高分子聚丙烯酰胺第4篇

一、药品及仪器

丙烯酰胺,分子量为530～960万,水解度23.9%,固含量89.4～91.5%。NDJ型旋转粘度计,上海昌吉地质仪器有限公司;S212恒速搅拌器,上海申顺生物科技有限公司;数显控温水浴锅,上海波络实验设备有限公司。

二、结论与讨论

1. 低分子量丙烯酰胺基本理化性能评价

(1)聚合物耐温性实验

温度对聚合物粘度的影响见表1。从表中可以看出,随着温度的升高,聚合物粘度呈现降低趋势,温度每增加5℃,粘度下降1 0%左右。

(2)聚合物抗盐实验

从表2中可以看出:聚合物溶液的粘度对含盐量非常敏感,聚合物溶液的粘度随着配制水中含盐量的增加而下降。当含盐量较小时,随着含盐量的增加,聚合物溶液粘度大幅下降,当含盐量超过600mg/L时,随着含盐量的继续增加,粘度损失逐渐减小。

(3)聚合物与回注污水的配伍性实验

从表3中可以看出:采用回注污水配制的不同分子量聚合物溶液中,聚合物浓度越大,溶液粘度越大。说明不同分子聚合物与辽河油田回注污水的配伍性较好,不影响其初始粘度。

2. 聚合物对采出液脱水影响评价实验

(1)水油比

将原油置于60℃采出液污水预热半小时,控制搅拌速度为2000r/min,配制水油比不同的模拟采出液,搅拌10min后,观察不同水油比情况下采出液类型的分层状态。

结果表明,水油比对采出液乳化类型影响较大,当水油比低于1:1时,采出液表现出不分层,为油包水型乳状液;当油水比高于1:1时,采出液分层明显,上部为油包水乳状液、下部为水包油乳状液。

(2)聚合物对采出液的影响

①采出液类型

将原油置于不同浓度的聚合物溶液中60℃预热半小时,配制水油比为9:1的混合溶液,控制搅拌速度在2000r/min,10 min后,观察不到浓度的聚合物模拟采出液乳化状态。

实验发现,聚合物对采出液的乳化类型影响不大,在聚合物浓度低于500 mg/L时,模拟采出液分为油相和水相两层,聚合物浓度增加对采出液乳化类型影响甚微。

②液稳定性

将原油置于不同浓度的聚合物溶液中60℃预热半小时,配制水油比为9:1的混合溶液,控制搅拌速度在2000r/min,10min后,观察不到浓度的聚合物模拟采出液乳化状态。根据GB/T8929-2006《原油水含量的测定蒸馏法》和SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》,测量油中含水量和水中含油量,分析不同浓度的聚合物溶液对采出液稳定性影响。

结果发现,聚合物浓度越大,油相含水量越低,而水相含油量则越高,水相稳定时间变长,因此,聚合物能够起到稳定水包油型原油乳状液的作用,而对于油包水型原油乳状液的稳定性呈现负作用。

③采出液粘度

采出液的粘度对产出液的脱水速度和污水质量的影响较大。配制5～30mg/L不同聚合物含量的溶液,考察不同温度下的溶液粘度,作出不同浓度的聚合物溶液粘温曲线及采出液粘浓关系曲线,结果表明,在一定浓度下,温度越高,采出液粘度越低,在一定温度下,聚合物浓度越大,采出液粘度越高。

(3)原油脱水

实验发现:油中含水率随着聚合物含量的增加而增大;聚合物含量越低,对含水率影响越小;当聚合物含量高于100 mg/L,油中含水率对原油脱水影响变化不明显。

(4)污水沉降除油效果

室内实验发现:聚合物含量越大,污水中的含油量越大,当聚合物含量小于10mg/L时,对污水沉降除油效果影响最大,当聚合物含量大于10mg/L时,聚合物对污水中含油量影响较小。

(5)污水过滤速度

将配制好的聚合物含油污水溶液恒温沉降48h后,记录过滤出100mL污水所用时间,考察聚合物含量对污水过滤速度的影响。结果发现:聚合物含量越大,过滤速度越慢。当聚合物含量大于15mg/L时,过滤速度急剧下降,污水过滤速度受聚合物含量影响非常大。

三、结论

1. 通过对深部调驱采出液中丙烯酰胺对联合站原油脱水影响进行细致考察,明确了深部调驱聚合物对联合站脱水的影响,有利于对原油脱水流程的改造和调整。

2. 室内评价实验表明:聚合物对采出液类型、稳定性、粘度、原油脱水、污水沉降除油、污水过滤速度的影响较明显,建议深部调驱现场试验前,对聚合物与联合站原油脱水开展影响因子评价实验。