聚丙烯酰胺凝聚剂的研究：
聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，为了解决聚驱油田转后续水驱阶段地层滞留聚合物再利用的问题，运用微乳法制备聚丙烯酰胺凝聚剂的方 法，研制出一种带有阳离子基团的体型聚合物凝聚剂，并对该凝聚剂的制备、性能进行了评价。结果表明：在聚丙烯 酰胺凝聚剂的阳离子度为5%、两种溶液质量分数相同、体积比为1: 1剪切速率为170s-1的条件下，可以提高黏度约 10mPa- s在80°C水浴恒温4h黏度降低率仅为3%;在氯化钠用量达到1%时，溶液中复合体系的黏度仍为32 9 mPa" s新型凝聚剂有显著的增黏效果和深部调驱意义。
聚合物驱是目前我国应用最为广泛的一种提高 采收率技术，取得了较好的经济和社会效益。但是 聚合物驱油过程中存在着如下问题：
(1)污水配制聚合物过程中，在盐效应的作用 下，聚合物増黏能力降低[1];
(2)部分油井产出高浓度的聚合物；
(3)聚合物驱后转水驱，注入水沿高渗透条带 指进到油井后，注入水无效循环，而存留在中渗层的 聚合物阻碍了驱替水与原油的接触，导致油井含水 快速上升[2_4];
(4)在聚合物驱过程中，由于驱替速度、溶液浓 度、污水盐度等影响，导致大量聚合物吸附滞留在地 层中，造成地层堵塞[5-6]，给后续水驱造成困难；
(5)聚合物驱会造成比水驱后更为复杂的剩余 油分布[7]。
上述问题严重阻碍了聚合物驱油技术的发展， 对于聚合物驱后进一步提高原油采收率造成了困 难。对此，本文借鉴美国含聚丙烯酰胺废水处理剂 开发的成功经验，聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，开发了一种可利用电性作用吸附 部分水解聚丙烯酰胺形成超分子的技术[8]。
1聚丙烯酰胺凝聚剂的制备
采用微乳法聚合的方法，以丙烯酰胺和二甲基二 烯丙基氯化铵（DMDAAC)为单体，以过硫酸铵、甲醛 和次硫酸钠为引发体系，加入少量N，N-二丙烯酰胺 制备聚丙烯酰胺凝聚剂。
从图1可以看出，合成的聚丙烯酰胺凝聚剂是 一种带有阳离子基团的体型聚合物。通过静电引 力，该聚合物可吸附部分水解聚丙烯酰胺分子中的 羧酸根，形成超分子的结构。
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凝聚剂用置™
为了使吸附聚丙烯酰胺后形成的超分子具有大 的动力学结构，合成过程中需重点控制凝聚剂的阳 离子度。
2结果与讨论
带有不同电荷的阴离子聚合物和阳离子聚合物， 可以通过静电力形成聚电解质复合物[1°-11]。当两种 聚合物的相反电荷适当匹配时，可形成均相的超分子 溶液，此时体系的黏度会増加;当两种聚合物的静电 力太强时，则会发生絮凝、沉淀等相分离现象，此时体 系的黏度会大幅度下降[12_ 13]。因此，通过测定溶液 黏度，可以表征超分子或相分离发生的情况[14]。
2 1凝聚剂分子中阳离子度对复合溶液黏度的影响
改变凝聚剂分子中AM与DMDAAC的比例，制 备了不同阳离子度的凝聚剂。在蒸馏水中，配置部分 水解聚丙烯酰胺和凝聚剂质量分数均为0 1%，体积 比为1: 1的复合溶液，测定溶液的黏度（剪切速率固 定为 170 s-1)。
首先测出单纯部分水解聚丙烯酰胺质量分数为 0 2%时的黏度为23mPa*。然后再测试己配置好 的复合溶液，发现其黏度均高于23mPa* s说明试验 合成的凝聚剂与部分水解聚丙烯酰胺形成了超分子 的结构。但是，凝聚剂分子中阳离子度不同时，所形 成的复合溶液黏度有差异：
(1)当凝聚剂分子中阳离子度为1%时，复合 溶液最低及平均黏度值分别为31 1，35 7mPa* s
(2)当凝聚剂分子中阳离子度为5%时，复合 溶液黏度为40 5mPa* s
(3)此后再増大凝聚剂阳离子度，复合溶液的 黏度反而成下降趋势。
以上试验结果表明，只要控制好凝聚剂中阳离 子度，聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，即可得到具有较好増黏效果的聚丙烯酰胺凝 聚剂。因此，后续的研究中皆选择阳离子度为5% 的凝聚剂进行试验。
2 2凝聚剂用量对复合溶液黏度的影响
以阳离子度为5%的凝聚剂为试验对象，考察 其用量不同时对复合溶液黏度的影响，结果如图2
图2凝聚剂用量对复合溶液黏度影响
Fg 2 Eflectof coagulant contenton the viscosity of canpound solution
由图2可以看出，随着复合溶液中凝聚剂用量的 増加，复合溶液的黏度呈现先増大后降低的趋势。当 凝聚剂用量为50%时，复合溶液的黏度最大，可达到 40 5mPa*。这可能是因为凝聚剂用量超过50% 时，混合体系中的阳离子度増大，阳离子聚合物和阴 离子聚合物吸附点变多，静电吸引力増强，导致体系 开始发生相分离，因而黏度降低。
2 3剪切作用对复合溶液黏度的影响
将阳离子度为5%的凝聚剂和部分水解聚丙烯 酰胺混合，配置质量分数均为0 1%、体积比为1:1 的复合溶液，测其不同剪切速率下的黏度，考察剪切 作用对超分子结构的影响。
图3剪切作用对溶液黏度的影响 Fg 3 Effect of shearing action on solkition viscosity
由图3可见，复合溶液和部分水解聚丙烯酰胺 的黏度均对剪切作用敏感：（1)随剪切速率的増大， 溶液黏度大幅度下降，剪切稀释作用[15]明显；（2) 当剪切速率増加到500 s-1时，黏度随剪切速率的増 加变化很小；（3)己形成超分子结构的复合溶液，其 抗剪切的能力明显优于单纯的聚丙烯酰胺溶液，这
所示。可能是由于凝聚剂和聚丙烯酰胺形成超分子水动力
学半径较大的缘故。
2 4复合溶液热降解性评价
由温度对水凝胶酸液转向剂性能的影响研究结 果表明：在所测的温度范围内，复合溶液和单纯的聚 丙烯酰胺溶液的黏度均随温度升高而减小，这是因 为温度升高时，分子运动加剧，聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，破坏了大分子链间的 疏水缔合交联结构;水化基团发生去水化作用；大分 子链发生构象转变的频率提高。综合作用使得聚合 物线团尺寸减小、黏度下降，但温度升高时，复合溶 液的黏度仍大于单纯的聚丙烯酰胺溶液，表现出一 定的耐温性。
温度对混合溶液黏度的影响，如图4所示。
图4高温处理后溶液黏度的变化
Fig 4 Solution viscosity change afterhigh tanperature treatnent
由图4可以看出，将部分水解聚丙烯酰胺溶液、 复合溶液在80 °C水浴中放置4 h后，聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，黏度均下降， 但复合溶液黏度始终大于单纯的聚丙烯酰胺溶液， 说明超分子结构具有更好的抗热降解能力。
2 5复合溶液盐敏性评价
向复合溶液和单纯的聚丙烯酰胺溶液中加入不 同质量分数的氯化钠，在剪切速率为170 s-1的条件 下，测量其黏度，试验结果如图5所示。
由图5可以看出，两溶液黏度均随氯化钠用量 的増加而减小。氯化钠质量分数为0 1%时，部分 水解聚丙烯酰胺溶液的黏度降为32 6mPa* s复合 溶液的黏度虽有所降低，但仍高于部分水解聚丙烯 酰胺溶液的黏度;当氯化钠用量达到1%时，复合溶 液的黏度为32 9mPa* s而部分水解聚丙烯酰胺溶 液的黏度却己降为25 8mPa* s说明复合溶液的抗 盐性优于部分水解聚丙烯酰胺溶液。
盐的加入之所以使得聚合物黏度降低，主要是 因为盐中的阳离子可以压缩部分水解聚丙烯酰胺分 子中羧酸根周围的扩散双电层，从而使其伸展程度 降低，増黏效果下降[16-17]。此外，小分子电解质的 屏蔽作用主要是通过小分子电解质与高分子链表面 电荷的相互作用来实现，因此，减少高分子链的表面 电荷可减弱小分子电解质对高分子溶液黏度的影 响，提高溶液的抗盐性。由于凝聚剂和聚丙烯酰胺 混合后形成了超分子结构，其流体力学半径较大，所 以伸展程度受盐的影响较小。
2 6岩芯流动实验结果
用渗透率为0 746 D的岩芯进行岩芯流动实 验，实验结果如图6所示。
图6溶液在岩芯中的阻力系数与剪切速率的关系
Fig 6 Relationship between the resistance coefficient and the shear rate of solution in the core
由图6可以看出，在岩芯流动过程中，两种溶液 在剪切速率小于400 s-1时均具有较大的阻力系数， 聚丙烯酰胺凝聚剂的研究，随剪切速率的増大，阻力系数均降低，但复合溶液的 阻力系数明显大于聚丙烯酰胺溶液，证明其在岩芯中 的増黏和抗剪切性也得到了明显改善。
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