聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究:
聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究,水溶性高聚物聚丙烯酰胺（P AM )和部分水解聚丙嫌醜胺（PHP )的水溶液是一種假 塑性流體，其粘度值隨剪切速率（f)變化.Shamki等采用四球粘度計研究了 PAM水 溶液的變化規律ll].本工作根據同一原理設計了五球粘度計，使剪切速率的範圍擴大為
166.5(丄）一1020 (丄），除對PAM還對PHP進行了研究，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究,把水改為實用性更強
SS
的1120-、&>103, H20 —NaCl和H20-NaN03-乙醇胺溶劑體係.結果表明，相對 粘度特性粘數h]和^的關係，其基本規律與Shamki的純水體係相近，^、h】 隨^的增大而降低，當糸增大到某一值後，h]趨於定值.這一結果為粘度法準確測定 PAM和PHP的[J/]和分子量及粘度計的選擇提供了依據.本工作對油田開發等領域， 如PAM, PHP水溶液在多孔介質中的流動行為的研究有一定的意義.
1.試劑和儀器
PAM試樣1，，為364萬；PHP試樣2,瓦為300萬水解度分別為2-1，3.9%， 2-2，18.6%和2-3, 24.1 %,該PHP試樣由同一 PAM,經溫和水解製得，可認 為其真實分子量相同.NaN03, AR; NaCUAR;乙醇胺，CP.
128^/v
npghd4
y=
4v
7C//?3
(2)
五球粘度計，見圖L毛細管直徑為〇.59mm，長度為26 cm,通過計算和測定，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究,由 公式（1)、（2)求出各球對於純水的流經時間？，剪切速率f等參數，如表1所示.
式中各項分別表示純水粘度、密度，毛細管長度、直徑、半徑，小球體積，高度及重力加速度.
Tab.l Parameters of the Five Balls Viscometer
No.l2345
K(ml)4.83.52.51.50,75
H (cm)14.79*26.74.42.4
“s)233.4272*0266.8243.8223.4
y (1/s)1020.1638,2464.8305.2166.5
* 1993年3月11日收到
2.實驗步驟
采用國家標準GB12005.1 -89《聚丙烯酰胺特性粘數的測定方法糾21分別測定對應 於每個球的PAM, PHP溶液不同濃度下的流經時間^ ~ h及溶劑流經時間^測 定時取待測液20ml，稀釋時依次加人溶劑10、10、20、20ml，使用兩隻秒表連續測
定.完成一次測定，可以得到對應於每個球的五組數據，分別計算其
M，用外推法求出對應於各球的h]. c
f的確定：將（2)式具體化為（3)式，代人相應小球的體積和不同濃度下
的流經時間r(s),算得各自的7’值.
.4VV
y=： = 4.96 x 1〇4 — (s-1)(3)
3.14 x (y x 0.59 x 101)3/1
3.結果與討論
以PAM試樣1的H20 -IN NaCl溶液用五球粘度計進行稀釋法測定，根據所測得 的流經時間計算各球的剪切速率y_和ln^，以y’為橫坐標，以lnt為縱坐標作圖，得圖2.
由圖2可見，In//,隨7的_增大緩慢下降，並逐漸趨於定值.以各球的■和
CC
為相對濃度）為縱坐標，以c'為橫坐標作圖，得圖3.由圖3求得對應於各球的五個特性 粘數[…，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究,以h]為縱坐標，以各球不同濃度下的剪切速率的平均值丨為橫坐標作圖， 得圖4.
由圖4可見，h]隨y'的增大而減小，當在700附近時，[»?]趨於8•以上結果表明， PAM的H20 - IN NaCl溶液為一典型的假塑性流體，在低剪切速率區f增大粘度下 降，逐漸發生流動取向，值在700左右已完成流動取向，之後進入第二牛頓流動區， 粘度已不隨變化.
取真實分子量相同（忽略側基的影響）、水解度不同的PHP試樣2—1，2-2, 2-3, 采用上述方法進行相同的測定和數據處理，得圖5.
x(l/s)
Fig.6 Relationship of [~ 7 for H2O - 1N Fig.5 Graph offor H2〇-IN NaCl PHP systemNaN〇3-〇.l% ethanolamine system
由圖5可見，不同水解度的PHP的H2〇-IN NaCl溶液的規律和PAM相同，也呈 現假塑性流動行為，當^在700以後曲線變得平直，得到各自的由其水解度決定的h] 值.圖5中的三個樣品2-1、2-2、2-3是用同一個真實分子量為300萬[…為7.02的
PAM母體經水解製得的不同水解度的產物，在第二牛頓區其[…值分別為9,12和12.8. 由圖5還可看到，水解度不同的樣品，[//]下降的幅度不同，由球5到球1、2-1由 10.1降至9,2-2由13.3降至12,2-3由15降至12.8.在本工作範圍內，水解度越高， 粘度值下降越大.在聚合物三次采油中，PHP水溶液在多孔砂岩的流動中剪切速率很 低，使用水解度25 %左右的PHP會造成比用粘度法測定的h]更高的粘度，這對驅 油是非常有利的.
以上結果也說明，在用粘度法測定PAM和PHP的h]和分子量時，其剪切速率 必須要落在第二牛頓流動區內，使用流經時間過長，糸值太低的粘度計會造成[/?]過高 的假象，而且結果不易重複.我們在製定PAM的[M測定方法的國標時，選用了流經 時間為100 —130 s，小球體積為4 ml,毛細管直徑為0.55 —0.56 mm的標準粘度計， 在PAM和PHP溶液的實測中，一方麵可以不必進行動能校正，又能使值在1000左 右，落在了第二牛頓流動區內.
用H20 - IN NaCl和H20 - IN NaN03體係對同一 PAM和PHP樣品進行測定，
其結果基本相同，由51. Rice公式：
[…B r⑷
(c)7
可以看到，U]僅與外加鹽濃度有關[31,即主要取決於離子強度，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度與剪切速率的關係的研究,所以兩體係差別不大. 在原有體係中加入〇. 1 %的乙醇胺後進行測定，結果如圖6所示.
少量乙醇胺的加入可以抑製矽膠等無機物表麵對PAM和PHP的吸附[4i.圖6指 出，乙醇胺的存在使h]在低y'區升高很大，這可能是由於乙醇胺可以和PAM形成較 弱的氫鍵交聯，在低〖區，呈現出較大的h]，隨7_增大，這種氫鍵交聯破壞，而使[… 值趨於定值.當^值在150左右時，[W由8.0升高至10.3,這對於聚合物驅油是非常有 利的，這些工作正在進行中.
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