聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法:
聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法,在消除了油井产出液中盐等杂质影响的前提下，准确测定了产出液中聚 丙烯酰胺的相对分子质量和水解度，并与注入聚丙烯酰胺的相对分子质量和水解度进行了对比。结果表明，油井采 出的聚丙烯酰胺的相对分子质量大幅度降低，而水解度明显提高;传统方法所测的油井采出液中的聚丙烯酰胺的质 量浓度明显偏低。
聚合物驱油为我国提高原油采收率的主导技术 之一。目前，聚合物驱所用的聚合物几乎全部采用 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),准确监测聚合物驱 油藏油井产出液中的聚丙烯酰胺特性参数，对于及 时调整聚合物驱方案、提高聚合物驱开发效果具有 重大指导作用。对产出液中聚丙烯酰胺的相对分子 质量和水解度进行分析[1]，对于认识聚合物驱后聚 合物在地层的存在形式以及聚合物驱后进一步提高 油藏的原油采收率具有重要参考价值。产出液中的 聚丙烯酰胺由于受到剪切、热、细菌、水解、盐等因素 的作用，聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法,其相对分子质量和水解度[2,3]己发生了很 大变化。聚合物相对分子质量的测定方法有光散射 法、超速离心沉降法、粘度法等；水解度的测定方法 有滴定法、电导滴定法、核磁共振法等。笔者应用美 国Millipore切向流超滤系统，在消除掉产出液中盐 等杂质对聚合物相对分子质量和水解度测定结果的 影响后，测定聚合物驱后产出液中聚合物的相对分 子质量和水解度。
1实验仪器与试剂
所用的主要实验仪器有美国Millipore切向流 超滤系统，ICP等离子发射光谱仪，真空干燥箱，酸 碱滴定管，乌氏粘度计，玻璃砂芯漏斗，恒温水浴，搅 拌器，电子天平(感量0.0001 g)等。
收稿日期：2005- 06- 17
作者简介：王业飞（ 1968-).男：汉族），湖北天门人，副教授..溥士，主要从事油田化学及提高采收率的教
所用的主要试剂和材料有:NaCl( AR), 0. 100 mol/L盐酸标准溶液,0. 1%甲基橙溶液,0. 25%靛 蓝二磺酸钠溶液，聚丙烯酰胺（胜利油田生产，工业 品，固含量为89. 15% ,相对分子质量为17. 12 x 106,水解度为22. 28%),含聚丙烯酰胺的油井产出 液(GD2-518 井,32N10 井,2-X529 井)，GD2-518
第30卷第1期
王业飞，等：聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法
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井产出液中 K+ + Na+ , Ca2+ , Mg2+ , S〇2- , CO3-, HCO- , Cl-含量分别为 1777, 170. 7,20.51,55.60, 0, 196. 5, 2 746 mg/L,总矿化度为 4 966. 3 mg/L, pH 值为 8. 02。
2实验方法
2.1聚合物驱产出液的处理方法
聚合物驱区块GD2-518见聚油井产出液的处 理方法如图1所示。
图1聚合物驱见聚油井 产出液处理方法
ICP等离子发射光谱仪分析其中常见金属离子的含 量。结果显示,K+ + Na+ ,Ca2+ , Mg2+的含量分别 为1. 12,0. 31, 0. 24 mg/L。经过多次超滤后，常见 金属离子含量很低。因此，通过应用Millipore切向 流超滤系统不仅可以消除盐对聚合物相对分子质量 和水解度的影响，同时又可以得到高含量的聚丙烯 酰胺纯水溶液,可以使用真空干燥法直接测定其质 量浓度。
3.2浓缩后聚丙烯酰胺溶液的质量浓度
将应用M illipore切向流超滤系统浓缩得到的 高浓度纯净聚丙烯酰胺溶液,用异丙醇把聚合物全 部沉淀出来[4]，通过过滤、真空干燥至恒重，由平行 实验得到浓缩后聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为 6. 27g/L,由此计算出GD2-518见聚油井产出液 中聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为627 mg/L,比现场 使用淀粉-碘化镉分光光度法测出的含量（459 mg/ L)要高。
3.3产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量的测定
相对分子质量是聚丙烯酰胺的一项重要理化指 标。通常采用特性粘法间接测定聚丙烯酰胺相对分 子质量。⑶2-518油井产出水中含一价、二价阳离 子的浓度达到1968.21 mg/L,由于它们的存在，压 缩了聚丙烯酰胺分子的扩散双电层,使聚丙烯酰胺 分子蜷曲，从而减少了聚丙烯酰胺溶液流经粘度计 的时间，聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法,导致测定的聚合物相对分子质量不准确。 通过应用超滤技术可以将阳离子及阴离子的影响消
G_ 0. 000373
V.
1. 515
=4. 65 @ 106.
2.2聚丙烯酰胺溶液质量浓度的测定
取经过图1所示方法处理后的试样，使用ICP 等离子发射光谱仪分析其中常见金属离子的含量。 确定无明显含量的金属离子后，取定量溶液,将该溶 液用异丙醇沉淀出全部聚合物，在90 °C下用真空干 燥箱烘干至恒重，从而可知试样中聚丙烯酰胺的质 量浓度。
3测定结果及其分析
3.1超滤装置的除盐和浓缩
选用 BIOMAX 为 100 k 的 PELLICON XL
FILTER膜包，该膜包允许相对分子质量小于10万 的小分子通过。通过应用Millipore切向流超滤系 统对试样4进行超滤和浓缩。
由于聚合物具有较大的水动力学直径,它无法 通过小孔径渗滤膜，而小分子物质及无机盐类则可 以通过，进而通过排出孔流出体系，将产出液进行浓 缩,用蒸馏水稀释,再多次重复这个过程。同时使用
除,从而准确测定GD2-518见聚油井产出液中聚 丙烯酰胺的相对分子质量。图2是按照GB12005. -89[ 5]的方法测定的聚丙烯酰胺相对分子质量的数 据处理结果，其中，cr为聚合物相对浓度；为增比 粘度；G.为相对粘度。
♦
■ ln(9)/cr
y=-0. 0603J+0. 5886
°- 400.20.40.60.8 l.o'
图 2 Gsp/Cr~ Cr 和 ln( Gr)/ cr〜Cr 的关系
从表1可以看出，与注入的聚丙烯酰胺相比，油 井产出聚丙烯酰胺的相对分子质量大幅度下降，而 水解度则増加。由此说明，产出聚丙烯酰胺受剪切 作用、热作用、细菌作用、水解作用、盐作用等影响非 常明显。
由于产出聚丙烯酰胺的相对分子质量和水解度 变化明显，而现场应用淀粉-碘化镉方法监测产出聚 丙烯酰胺的质量浓度时，仍沿用原聚丙烯酰胺干粉 的相对分子质量和水解度，因此必然会导致较大偏 差。表2列举了 3 口油井产出液中聚丙烯酰胺质量 浓度的现场监测数据和按超滤法的室内分析结果。
可以看出，现场使用淀粉-碘化镉方法测出的聚 [6] 合物驱产出液中聚丙烯酰胺质量浓度明显偏小，而
3. 4产出液中聚丙烯酰胺水解度的测定
由于聚丙烯酰胺是强碱弱酸盐，它可与盐酸反 应形成大分子弱酸，聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法,体系的pH值由弱碱性转变成 弱酸性。因此可选用甲基橙一靛蓝二磺酸钠为指示
剂，用盐酸中和滴定来测定聚丙烯酰胺的水解度。 盐酸中和滴定法测定聚丙烯酰胺水解度的反应
原理为
_ CH 2—CH b m _ CH2 —CH b n + m H+ : COO-CONH2
_ CH^CH b m _ CH^CH b n
COOHCONH2
由于现场产出液中存在大量HCO-，用盐酸滴 定时会发生下列反应：
HCO- + H+ ^H2O+ CO2 t，
严重干扰测定，使得测量值偏大。应用超滤技术后， 消除了 HCO-的影响，因此可以准确测定GD2- 518油井产出液中聚丙烯酰胺的水解度。按照 GB12005. -89l6]的方法通过平行实验得到聚丙烯 酰胺水解度为39. 18%。
3.5注入与油井产出的聚丙烯酰胺特性对比
按照同样的方法测定了另外2 口油井产出液中 聚丙烯酰胺的相对分子质量和水解度，并与注入的 聚丙烯酰胺进行了对比，结果见表1。
表1注入聚丙烯酰胺与油井产出聚丙烯酰胺的对比
聚合物来源相对分子质量 M/106水解度
a/%
注入聚丙烯酰胺胜利油田17. 1222. 28
GD2-518 井4.6539. 18
产出聚丙烯酰胺GD32N 10 井7.6840. 91
GD22~X529 井3.8850. 61
本文提出的方法可以准确地测定产出液中聚丙烯酰 胺的质量浓度，满足现场监测要求。
表2聚丙烯酰胺质量浓度的现场监测与室内分析结果
油井产出液聚丙烯酰胺质量浓度c/(mg#L-)
现场监测室内分析
GD2-518 井459627
GD32N 10 井12321625
GD22~X529 井504788
4结论
(1)见聚油井产出液通过粗滤一除氧一抽提一 过滤一超滤纯化浓缩的方法可以得到纯净的高浓度 聚丙烯酰胺溶液，再应用传统的测定方法即可准确 测定其中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度。
(2)与注入的聚合物相比，产出液中聚丙烯酰胺 相对分子质量大幅度降低，聚合物驱产出液中聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度的测定方法,水解度明显提高。证明 了聚丙烯酰胺在注入及地层渗流过程中其理化性质 已发生明显变化。
(3)采用超滤-沉淀的方法可以准确地测定见聚 油井产出液中聚丙烯酰胺溶液的质量浓度。
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