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彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究

2020-02-14 12:57張敏
關(guān)鍵詞:丙烯酰胺剪切自由基

張敏

摘 ?要:聚合物高分子在配注過程中受管線和機(jī)械設(shè)備的作用不可避免地會發(fā)生機(jī)械、化學(xué)和生物降解,這不但會影響聚合物驅(qū)采收率,而且會造成聚合物原料的浪費(fèi)。本文重點(diǎn)研究彎頭對粘度的影響,提高聚丙烯酰胺溶液對工藝的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞:剪切速率;剪切速率;粘度

1機(jī)械降解機(jī)理

聚合物的降解以機(jī)械剪切作用為主,機(jī)械降解是指由于輸入機(jī)械能引發(fā)的聚合物鏈化學(xué)反應(yīng),使分子結(jié)構(gòu)破壞的過程。外界施加的機(jī)械能傳遞給聚合物分子鏈時(shí),在聚合物分子鏈內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時(shí),導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂,形成聚合物鏈自由基,進(jìn)而引發(fā)聚合物自由基化學(xué)反應(yīng),使聚合物的分子量和分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在高流速的作用下,PAM由于剪切作用而發(fā)生斷裂降解,同時(shí)斷裂產(chǎn)生自由基,然后通過自由基傳遞反應(yīng),降解程度加深,通過在溶液中加入自由基捕獲劑可以證實(shí)剪切過程中自由基的產(chǎn)生。

2實(shí)驗(yàn)方法

為研究彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機(jī)理,將從螺桿泵打出的溶液流經(jīng)一定個(gè)數(shù)的彎頭,在彎頭的前后兩段分別取樣,通過對比兩個(gè)樣品,得到該實(shí)驗(yàn)條件下的降解率。然后改變流量和彎頭個(gè)數(shù),研究流量和彎頭個(gè)數(shù)對聚丙烯酰胺粘度的影響規(guī)律。

首先在彎頭個(gè)數(shù)為12時(shí)的情況下進(jìn)行研究,流量分別設(shè)置為0.12,0.24,0.36,0.48,0.6m3/h。

3實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論

通過流量Q=0.12 m3/h時(shí)流經(jīng)彎頭的入口溶液和入口溶液粘度曲線可以看出,入口溶液和出口溶液粘度隨剪切速率增加而下降。另外,在剪切速率v≤11sec-1時(shí),入口溶液粘度大于出口溶液粘度,但隨著剪切速率的增加,兩者之間的差距逐漸減小。當(dāng)剪切速率超過11sec-1時(shí),二者幾乎沒有差別。

取旋轉(zhuǎn)流量計(jì)轉(zhuǎn)速為30rpm時(shí)的粘度研究管線對聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。當(dāng)流量Q=0.12 m3/h時(shí),入口溶液的粘度為1225.74mPa·s,出口粘度為1134.55 mPa·s。剪切速率:

以同樣的方法算得其它四種流量下的降解率,做降解率隨流量的變化曲線,如圖1所示。從圖2中可以看出,隨著流量的增加,溶液的降解率也增加,但幅度不斷減小。

改變彎頭個(gè)數(shù),分別為20,40,60,80,測量入口溶液和出口溶液的粘度,計(jì)算彎頭對聚丙烯酰胺溶液的降解率,從而觀察彎頭個(gè)數(shù)對聚丙烯酰胺的粘度的影響規(guī)律。從圖3可以看出,隨著管線長度的增加,出口粘度不斷降低,且降低幅度不斷減小。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,減少彎頭個(gè)數(shù),能夠提高聚丙烯酰胺溶液粘度,有利于提高三次采油的采油率。

參考文獻(xiàn)

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