聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究:
聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究,水溶性高聚物聚丙烯酰胺（P AM )和部分水解聚丙嫌醜胺（PHP )的水溶液是一种假 塑性流体，其粘度值随剪切速率（f)变化.Shamki等采用四球粘度计研究了 PAM水 溶液的变化规律ll].本工作根据同一原理设计了五球粘度计，使剪切速率的范围扩大为
166.5(丄）一1020 (丄），除对PAM还对PHP进行了研究，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究,把水改为实用性更强
SS
的1120-、&>103, H20 —NaCl和H20-NaN03-乙醇胺溶剂体系.结果表明，相对 粘度特性粘数h]和^的关系，其基本规律与Shamki的纯水体系相近，^、h】 随^的增大而降低，当纟增大到某一值后，h]趋于定值.这一结果为粘度法准确测定 PAM和PHP的[J/]和分子量及粘度计的选择提供了依据.本工作对油田开发等领域， 如PAM, PHP水溶液在多孔介质中的流动行为的研究有一定的意义.
1.试剂和仪器
PAM试样1，，为364万；PHP试样2,瓦为300万水解度分别为2-1，3.9%， 2-2，18.6%和2-3, 24.1 %,该PHP试样由同一 PAM,经温和水解制得，可认 为其真实分子量相同.NaN03, AR; NaCUAR;乙醇胺，CP.
128^/v
npghd4
y=
4v
7C//?3
(2)
五球粘度计，见图L毛细管直径为〇.59mm，长度为26 cm,通过计算和测定，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究,由 公式（1)、（2)求出各球对于纯水的流经时间？，剪切速率f等参数，如表1所示.
式中各项分别表示纯水粘度、密度，毛细管长度、直径、半径，小球体积，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.实验步骤
采用国家标准GB12005.1 -89《聚丙烯酰胺特性粘数的测定方法糾21分别测定对应 于每个球的PAM, PHP溶液不同浓度下的流经时间^ ~ h及溶剂流经时间^测 定时取待测液20ml，稀释时依次加人溶剂10、10、20、20ml，使用两只秒表连续测
定.完成一次测定，可以得到对应于每个球的五组数据，分别计算其
M，用外推法求出对应于各球的h]. c
f的确定：将（2)式具体化为（3)式，代人相应小球的体积和不同浓度下
的流经时间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.结果与讨论
以PAM试样1的H20 -IN NaCl溶液用五球粘度计进行稀释法测定，根据所测得 的流经时间计算各球的剪切速率y_和ln^，以y’为横坐标，以lnt为纵坐标作图，得图2.
由图2可见，In//,随7的_增大缓慢下降，并逐渐趋于定值.以各球的■和
CC
为相对浓度）为纵坐标，以c'为横坐标作图，得图3.由图3求得对应于各球的五个特性 粘数[…，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究,以h]为纵坐标，以各球不同浓度下的剪切速率的平均值丨为横坐标作图， 得图4.
由图4可见，h]随y'的增大而减小，当在700附近时，[»?]趋于8•以上结果表明， PAM的H20 - IN NaCl溶液为一典型的假塑性流体，在低剪切速率区f增大粘度下 降，逐渐发生流动取向，值在700左右已完成流动取向，之后进入第二牛顿流动区， 粘度已不随变化.
取真实分子量相同（忽略侧基的影响）、水解度不同的PHP试样2—1，2-2, 2-3, 采用上述方法进行相同的测定和数据处理，得图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
由图5可见，不同水解度的PHP的H2〇-IN NaCl溶液的规律和PAM相同，也呈 现假塑性流动行为，当^在700以后曲线变得平直，得到各自的由其水解度决定的h] 值.图5中的三个样品2-1、2-2、2-3是用同一个真实分子量为300万[…为7.02的
PAM母体经水解制得的不同水解度的产物，在第二牛顿区其[…值分别为9,12和12.8. 由图5还可看到，水解度不同的样品，[//]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.在本工作范围内，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动中剪切速率很 低，使用水解度25 %左右的PHP会造成比用粘度法测定的h]更高的粘度，这对驱 油是非常有利的.
以上结果也说明，在用粘度法测定PAM和PHP的h]和分子量时，其剪切速率 必须要落在第二牛顿流动区内，使用流经时间过长，纟值太低的粘度计会造成[/?]过高 的假象，而且结果不易重复.我们在制定PAM的[M测定方法的国标时，选用了流经 时间为100 —130 s，小球体积为4 ml,毛细管直径为0.55 —0.56 mm的标准粘度计， 在PAM和PHP溶液的实测中，一方面可以不必进行动能校正，又能使值在1000左 右，落在了第二牛顿流动区内.
用H20 - IN NaCl和H20 - IN NaN03体系对同一 PAM和PHP样品进行测定，
其结果基本相同，由51. Rice公式：
[…B r⑷
(c)7
可以看到，U]仅与外加盐浓度有关[31,即主要取决于离子强度，聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究,所以两体系差别不大. 在原有体系中加入〇. 1 %的乙醇胺后进行测定，结果如图6所示.
少量乙醇胺的加入可以抑制硅胶等无机物表面对PAM和PHP的吸附[4i.图6指 出，乙醇胺的存在使h]在低y'区升高很大，这可能是由于乙醇胺可以和PAM形成较 弱的氢键交联，在低〖区，呈现出较大的h]，随7_增大，这种氢键交联破坏，而使[… 值趋于定值.当^值在150左右时，[W由8.0升高至10.3,这对于聚合物驱油是非常有 利的，这些工作正在进行中.
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