聚合物溶液粘弹性影响因素研究.pdfVIP

维普资讯 74 第 24卷 第5期 大庆石油地质与开发 P．G．O．D．D． 2005年 l0月 文章编号：1000—3754 (2005)05-0074-03 聚合物溶液粘弹性影响因素研究 袁 敏 ，贾忠伟 ，袁纯玉 (1．大庆油 田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712；2．大庆油田有限责任公司 测试技术服务分公司，黑龙江 大庆 163453) 摘要：通过理论与动态剪切实验研究，从聚合物分子结构及分子运动论的角度具体分析 了聚合物溶液 粘弹性在不同相对分子质量、浓度、矿化度、频率及温度等影响因素下的对比关系。从而得出：聚合 物溶液的相对分子质量越大，浓度越高，矿化度越低 ，动态曲线 中相应的储存模量与损耗模量也增 加 ；粘弹性随频率的增加先增大后减小 ，随温度的增大而缓慢减小 ；聚合物溶液粘度很 高时，弹性比 粘性大很多，高弹性聚合物溶液能提高驱油效率。 关 键 词：聚合物溶液；粘弹性；线性粘弹性；瞬时键 ；粘度 中图分类号：TE357．4 文献标识码 ：A 传统的驱油理论认为，聚合物只是通过增加注人 样品中产生阻抗应力，应力振荡振幅与实验样品的特 水的粘度 ，降低油水流度 比，扩大注人水在油层 中的 性有关。以下是三种典型模型受到同一振荡应力时的 波及体积提高原油采收率，聚合物驱并不能提高微观 不同反映 ： 驱油效率。经过多年研究发现 ，聚合物驱不仅能够扩 (1)完全弹性响应一弹簧模型：当弹簧受到一 大注人 水波 及体积，而且能够 提高微观驱 油效 个振荡应变，设角速度为 ，而 y。是施加于弹簧的 率 ”。。室内实验表明，具有粘弹性的聚合物溶液和 最大应变 ，那么应变 具有相同粘度但不具备弹性的甘油相 比，能够提高采 y =y0sin( ×t) (1) 收率 3～5个百分点。而人们对粘弹性性质 的认识并 从而导 出应力函数 不是特别清楚，本文通过理论分析和大量实验研究， 7-=Gy0sin( ×t) (2) 探讨 了聚合物溶液在不同相对分子质量 、浓度、矿化 由此可见 ，弹簧的应力和应变是同步的。 度 、温度及振荡频率下对粘弹性的影响。 (2)完全粘性响应——粘壶模型：在相 同振荡 应力情况下，粘壶的应变为 1 实验原理 y=toy0COS( ×t) (3) 粘壶的应力与应变响应相位相差90。 许多聚合物溶液，都具有长链分子，分子之间以 7=-t／oty0COS,((￡，×￡)： 随机构型成环或相互缠绕 。就大多数热塑性聚合物而 r／oty0sin((×t+6) (4) 言，是 由碳原子构成具有化学键矢量的分子链主干 ， 可定义一个相移角6概念来表达 ，设定的应变相 链上分子形成随机的锯齿形状 。这些分子在静止时维 对于i贝0得的应力要超前 6，此处6=90。(甘油)。 持最小能量状态，形变使分子或分子链节向施加力的 (3)粘弹性响应——真实粘弹性样 品：其应力 方 向拉伸。拉伸作用使键矢量角扩大，提高了分子的 与应变响应相差0～90。之间，复合模量 G’代表物质 能量状态；形变力去除后分子趋向松弛，恢复到未拉 反抗施加应变的总阻力。 伸的形状和最小能量状态。