部分水解聚丙烯酰胺溶液在孔喉模型中机械降解的主控因素
聚丙烯酰胺的化学知识的讲解
关于聚丙烯酰胺的化学降解的知识介绍摘要:原油采出液中含有一定浓度和较大相对分子质量的聚丙烯酰胺(HPAM),使溶液的粘度增加,而聚丙烯酰胺在原油中的滞留必将影响石油加工产品的质量。
通过选定几种降解剂,由实验来考察其浓度、溶液p H值、反应温度、反应时间等因素对聚丙烯酰胺降解的影响。
结果表明,对于给定的降解剂,溶液p H值、反应温度、反应时间均影响HPAM的降解效果。
总体上,低溶液p H值、高反应温度对H PAM降解反应有利,一定长的反应时间可以使HPAM的降解程度增加。
关键词:聚丙烯酰胺;化学降解;氧化降解;实验1 实验采用美国产H PAM,分子量为1016万,配制H PAM水溶液,实验中所用的H PAM水溶液除特殊说明外,浓度均为1500pp m(1pp m= 10-6),其α值为610。
实验条件:反应温度45℃,转子转速为27r/min,剪切速率为14518s-1。
H PAM的化学降解性质体现在粘度损失上,用RV-2型旋转粘度计测定粘度。
因仪器读数α值与溶液粘度成线性关系,为了方便起见,实验中没有把α值换算成粘度值,而直接用α值来表示粘度的变化情况。
2 实验结果分析与讨论S2O82-+Fe2+为氧化-还原引发体系。
氧化-还原引发体系的优点是反应活化能较低,可在较低温度下引发降解,并有较快的降解速率。
S2O82-+Fe2+引发体系为水溶性的,S2O82-单独热分解时的活化能为140kJ/mol,与Fe2+组成氧化-还原引发体系后,活化能降为50k J/mol,可在5℃下引发降解。
实验结果表明,S2O82-+Fe2+降解体系是比Fe2+和S2O82-更为理想的降解剂,其作用效果要比Fe2+和S2O82-单独存在时好得多。
作为HPAM 的理想降解剂,该降解体系具有如下优点:①降解速度快,绝大部分的降解反应都发生在反应开始的短时间内;②HPAM的降解程度高;③降解反应受反应条件(如溶液p H值、反应温度)限制小。
哪些因素会影响聚丙烯酰胺PAM絮凝剂的粘度？
哪些因素会影响聚丙烯酰胺PAM絮凝剂的粘度？聚丙烯酰胺溶液的粘度紧要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。
内摩擦阻力与聚合物的结构、溶剂的性质、溶液的浓度及温度和压力等因素有关，它的数值越大，表明溶液的粘度越大。
1、温度对聚丙烯酰胺粘度的影响温度是分子无规定热运动激烈程度的反映，分子的运动必需克服分子间的相互作用力，而分子间的相互作用，如分子间氢键、内摩擦、扩散、分子链取向、缠结等，直接影响粘度的大小，故高聚物溶液的粘度会随温度发生更改。
温度变化对高聚物溶液粘度的影响是显著的。
聚丙烯酰胺溶液的粘度随温度的升高而降低，其原因是高分子溶液的分散相粒子相互纠缠形成网状结构的聚合体，温度越高时，网状结构越容易破坏，故其粘度下降。
2、水解时间对聚丙烯酰胺粘度的影响聚丙烯酰胺溶液粘度随水解时间的延长而变化，水解时间短，粘度较小，这可能是由于高聚物还来不及形成网状结构所致；水解时间过长，粘度下降，这是聚丙烯酰胺在溶液中结构发生松解所致。
部分水解聚丙烯酰胺溶于水后离解成带负电荷的大分子，分子间静电排斥作用以及同一分子上不同链节之间的阴离子排斥力导致分子在溶液中伸展并能使分子之间相互缠绕，这就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明显加添的原因。
3、矿化度对聚丙烯酰胺粘度的影响聚丙烯酰胺分子链中阳离子基团相对于阴离子基团数目较多，净电荷较多，极性较大，而H2O是极性分子，依据相像相溶原理，聚合物水溶性较好，特性黏度较大；随着矿物质含量的加添，正的静电荷部分被阴离子包围形成离子氛，从而与四周正的静电荷结合，聚合物溶液极性减小，黏度减小；矿物质浓度连续加添，正、负离子基团形成分子内或分子间氢键的缔合作用（导致聚合物在水中的溶解性下降），同时加入的盐离子通过屏蔽正、负电荷，拆散正、负离子间缔合而使已形成的盐键受到破坏（导致聚合物在水中的溶解性增大），这两种作用相互竞争，使得聚合物溶液在较高的盐浓度（0.06 mol/L）下粘度保持较小。
冯玉军-中低渗油藏化学驱用聚合物
Very low stability
15M
20M
25M
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Molecular weight (10^6 Daltons)
Final viscosity
• The mechanical degradation is generated directly at the injection point • The chemical degradation happens a few hours after injection and polymer solution is then stable
14
现用聚合物面临的挑战（1）：高温高盐油藏
三采目前常用聚合物为部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），由于其阴离子聚电解质特性，其在淡水中 具有很强的增粘能力。
Zaitoun et al, 1983
NaCl Ca2+, Mg2+
Viscosity loss upon increasing T
HPAM溶液粘度随温度升高而急剧降低
Shear flow
(G. Chauveteau)
The faster the flow rate, the higher the extension rate
(Maeker, 1975; Seright, 1981, 1982; Martin, 1981, 1984)
M Gτ
& (
Low stability for high MW
• The stability of high molecular weight molecules is very low
影响聚丙烯酰胺分子量的因素
影响聚丙烯酰胺分子量的因素聚丙烯酰胺是一种重要的高分子化合物，广泛应用于各个领域，如水处理、纺织、石油开采等。
其分子量是影响其性质和应用的重要因素之一。
下面将介绍影响聚丙烯酰胺分子量的因素。
1. 反应条件聚丙烯酰胺的合成通常采用自由基聚合反应。
反应条件对聚合物的分子量有很大影响。
例如，反应温度越高，聚合速率越快，分子量越低。
反之，反应温度越低，聚合速率越慢，分子量越高。
此外，反应时间、反应物浓度等因素也会影响聚合物的分子量。
2. 引发剂引发剂是自由基聚合反应中的重要组成部分，它能够引发单体的自由基聚合反应。
不同的引发剂对聚合物的分子量有不同的影响。
例如，过氧化苯甲酰（BPO）是一种常用的引发剂，它能够引发较快的聚合反应，从而得到较低分子量的聚丙烯酰胺。
而过氧化叔丁基（TBPB）则能够引发较慢的聚合反应，从而得到较高分子量的聚丙烯酰胺。
3. 单体结构单体结构也是影响聚合物分子量的重要因素之一。
聚丙烯酰胺的单体结构有两种，一种是丙烯酰胺（AM），另一种是N，N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）。
DMAM的分子量比AM高，这是因为DMAM分子中含有两个甲基基团，这些基团能够增加单体之间的相互作用力，从而促进聚合反应，得到较高分子量的聚丙烯酰胺。
4. 溶剂溶剂也是影响聚合物分子量的因素之一。
溶剂的极性和溶解度对聚合物的分子量有很大影响。
例如，水是一种极性溶剂，能够促进聚合反应，得到较低分子量的聚丙烯酰胺。
而非极性溶剂如正庚烷则能够减缓聚合反应，得到较高分子量的聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺分子量受到多种因素的影响，包括反应条件、引发剂、单体结构和溶剂等。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的合成条件，以得到所需的聚丙烯酰胺分子量。
聚丙烯酰胺降解研究
聚丙烯酰胺降解研究宫丽斌【摘要】随着我国石油的大量开采,聚丙烯酰胺作为驱油用聚合物得到广泛使用,含聚丙烯酰胺的油田污水在逐年增加,聚丙烯酰胺增加污水的黏度和乳化性,使得采出水油量严重超标,对环境造成很大负面影响.通过氧化反应与光催化反应对聚丙烯酰胺进行降解,使得采出水聚合物大量减少.通过对Fen-ton法和光催化反应中不同因素的影响进行实验,得出最佳反应条件,使聚丙烯酰胺降解率得到提高.本文的研究对实践减少采出水聚合物有重要意义.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】3页(P6-8)【关键词】聚丙烯酰胺;氧化反应;光催化反应;Fenton法【作者】宫丽斌【作者单位】西山煤电(集团)有限责任公司职业病防治所,山西太原 030053【正文语种】中文【中图分类】TQ326.4引言在我国，油田的开采过程中已经普遍采用聚丙烯酰胺驱油技术，聚丙烯酰胺提高原油采收率的同时也使采出污水黏度及乳化程度升高，如何降解聚丙烯酰胺成为近些年化工领域的一项重要课题[1-3]。
本文从化学降解角度入手，分别对氧化降解与光催化降解进行实验研究，增加聚丙烯酰胺降解率，并对其机理进行分析。
1 样品制备及药剂准备本文所使用的实验药剂主要为聚丙烯酰胺(PAM)、Fenton法所用药剂以及光催化剂，如表1所示。
表1 实验药剂表编号名称产地用途1聚丙烯酰胺巩义市金源化工有限公司原料2FeSO4·7H2O德州市德城区京工实验用品有限公司氧化降解反应试剂3H2O2(30%)德州市德城区京工实验用品有限公司氧化降解反应试剂4TiO2德州市德城区京工实验用品有限公司光催化剂5Fe2SO3德州市德城区京工实验用品有限公司光催化剂2 实验部分本文主要通过化学方法对聚丙烯酰胺进行降解研究，其中包括氧化降解与光催化降解。
在氧化降解实验中使用Fenton法对聚丙烯酰胺进行降解，实验过程中分别考虑温度、FeSO4·7H2O投放量和H2O2(30%)投放量3个因素对降解结果的影响，得出最佳降解结果的实验条件。
中国石油大学 聚丙烯酰胺的合成与水解 实验报告
中国石油大学化学原理（二）实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成：由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行，分子链增长。
当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。
聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。
三、仪器和药品1.仪器恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。
2.药品丙烯酰胺（化学纯），过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。
四、实验步骤1．丙烯酰胺的加聚反应（1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量（后面计算用到这一质量）。
然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水，配成10％的丙烯酰胺溶液。
（2）在恒温水浴中，将10％丙烯酰胺加热到60℃，然后加入15 滴10％过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。
（3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。
（4）半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。
2.聚丙烯酰胺的水解（1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成5％聚丙烯酰胺的溶液。
（2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况。
（3）称取20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较用）加入2mL 10％氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至9 0℃以上进行水解。
（4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pH试纸）。
（5）半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺沉降速度
聚丙烯酰胺沉降速度一、聚丙烯酰胺沉降速度的影响因素1. 聚丙烯酰胺的分子量：聚丙烯酰胺的分子量越大，其分子间作用力越强，沉降速度越快。
2. 聚丙烯酰胺的浓度：适量增加聚丙烯酰胺的浓度可以提高其沉降速度，但过高的浓度会导致聚丙烯酰胺之间发生聚集，影响沉降效果。
3. 水质条件：水的pH值、温度、盐度等因素都会影响聚丙烯酰胺的沉降速度。
一般来说，酸性条件下聚丙烯酰胺的沉降速度较快，而碱性条件下沉降速度较慢。
4. 混凝剂的类型和用量：与其他混凝剂（如铝盐、铁盐）配合使用时，可以提高聚丙烯酰胺的沉降速度。
不同的混凝剂类型和用量对聚丙烯酰胺的沉降速度有不同的影响。
聚丙烯酰胺分子在水中形成聚集体，通过与悬浮物颗粒相互作用，形成较大的絮凝体，并随着重力的作用逐渐向下沉降。
聚丙烯酰胺分子间的分子间作用力和与颗粒的吸附作用是导致沉降的主要机理。
聚丙烯酰胺分子间的分子间作用力主要包括范德华力和静电吸引力。
范德华力是由于分子间电子云的相互作用而产生的吸引力，随着分子量的增大而增强。
静电吸引力是由于聚丙烯酰胺分子带有部分电荷，与颗粒表面的电荷相互作用而产生的吸引力。
与颗粒的吸附作用是指聚丙烯酰胺分子通过静电吸引力或化学键与颗粒表面结合，形成聚丙烯酰胺-颗粒复合物。
这些复合物的形成增加了颗粒的大小和密度，使其比水的密度大，从而实现沉降。
三、提高聚丙烯酰胺沉降速度的方法1. 选择合适的聚丙烯酰胺类型和分子量：根据水质条件和处理要求，选择合适的聚丙烯酰胺类型和分子量，以提高沉降速度。
2. 调节水质条件：根据实际情况，调节水的pH值、温度和盐度等因素，以提高聚丙烯酰胺的沉降速度。
3. 与其他混凝剂配合使用：根据需要，可以与其他混凝剂（如铝盐、铁盐）配合使用，以增强聚丙烯酰胺的沉降效果。
4. 控制聚丙烯酰胺的浓度：适量控制聚丙烯酰胺的浓度，避免过高或过低的浓度对沉降速度的影响。
5. 优化絮凝条件：根据实际情况，优化絮凝条件，包括混合时间、搅拌速度和沉降时间等，以提高聚丙烯酰胺的沉降速度。
部分水解聚丙烯酰胺水溶液初始粘度的影响因素
部分水解聚丙烯酰胺水溶液初始粘度的影响因素
赵修太;王增宝;邱广敏;信艳永;倪洁
【期刊名称】《石油与天然气化工》
【年(卷),期】2009(038)003
【摘要】聚合物驱是三次采油中提高采收率技术的重要手段之一,该技术用聚合物水溶液作为驱油剂,而聚合物水溶液的初始粘度是表征聚合物性能的一个重要指标.目前油田聚合物驱中最常用的聚合物是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM).针对温度、pH值、阴离子、阳离子等影响HPAM水溶液初始粘度的因素进行了研究,并对其作用机理进行了分析.实验结果表明:pH值在7～10时溶液粘度较高;阴离子对HPAM水溶液初始粘度有一定影响;一价、二价阳离子对HPAM水溶液初始粘度的影响曲线符合傅立叶函数式;温度对HPAM水溶液初始粘度的影响满足关系式μ=73.465e5.8/t.
【总页数】5页(P231-234,237)
【作者】赵修太;王增宝;邱广敏;信艳永;倪洁
【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
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1.驱油聚合物水溶液粘度影响因素探讨 [J], 武明鸣;赵修太;邱广敏;张国荣;刘高友
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3.双子表面活性剂(C14-2-14·2Br-)水溶液粘度及影响因素研究 [J], 唐善法;王勤;郝明耀;朱洲;付美龙
4.部分水解聚丙烯酰胺分子量粘度法测定的影响因素 [J], 胡玉国;党光明;王毓琇;刘海英
5.明胶水溶液粘度影响因素分析 [J], 李佳林;姚云真;林绍斌
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影响聚丙烯酰胺分子量的因素
影响聚丙烯酰胺分子量的因素
影响聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）分子量的因素有很多，以下是一些主要因素：
反应条件：PAM的制备通常是通过聚合反应实现的，反应条件如反应温度、反应时间、反应物浓度等都会影响分子量的大小。
催化剂种类：PAM的聚合反应需要催化剂，不同种类的催化剂会对聚合反应的速率和分子量的大小产生影响。
聚合物浓度：聚合物浓度越高，聚合物链相互碰撞的概率就越大，从而有助于形成高分子量的PAM。
溶剂类型和浓度：PAM常常在水中溶解，不同类型和浓度的溶剂会影响PAM的溶解度和分子量。
离子强度：当PAM用于水处理、沉降或过滤等应用时，水中离子浓度和离子种类对其分子量也会产生影响。
总之，PAM的分子量受到多种因素的影响，需要在制备和应用时充分考虑这些因素。
石工班+聚丙烯酰胺的合成与水解+
中国石油大学化学原理Ⅱ实验报告实验日期：2011.10.24 成绩：班级：石工10-6 学号：10021253 姓名：吴天琛教师：王增宝同组者：10021251马一方10021252蒋明洁实验六聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成：由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行，分子链增长。
当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。
聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。
三、仪器和药品1．仪器恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。
2．药品丙烯酰胺（化学纯），过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。
四、实验步骤1．丙烯酰胺的加聚反应（1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量。
然后在烧杯中加入2g丙烯酰胺和18ml水，配成10％的丙烯酰胺溶液。
（2）在恒温水浴中，将10％丙烯酰胺加热到80℃，然后加入15滴10％过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。
（3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。
（4）10分钟后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。
2.聚丙烯酰胺的的水解（1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成5％聚丙烯酰胺的溶液。
（2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况。
（3）称取20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较）加入2ml 10％氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至90℃以上进行水解。
（4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pH试纸）。
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部分水解聚丙烯酰胺溶液在孔喉模型中 机械降解的主控因素
赵胜绪 1，2，岳湘安 1，2，张立娟 1，2，韦杰迈 1，2，凌 卿 1，2，刘 凯 1，2
（1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249； 2.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京 102249）
摘要：为明确驱油用部分水解聚丙烯酰胺溶液在孔喉模型中机械降解的主控因素，开展部分水解聚丙烯酰胺溶液
Abstract：In order to know the main controlling factors of mechanical degradation of partially hydrolyzed polyacrylamide （HPAM）in pore-throat model，the mechanical degradation experiments of partially hydrolyzed polyacrylamide（HPAM）for polymer flooding in the pore-throat model were carried out，and the effect of flow rate，concentration，pore-throat ratio and other factors on the mechanical degradation was studied. The experimental results show that the main factors of mechanical degradation of HPAM in the pore-throat model are flow rate and pore-throat ratio，and the concentration and total salinity of formation water have little influence on the mechanical degradation of HPAM. The apparent viscosity loss caused by the mechanical degradation of HPAM in the pore throat increases with the flow rate，and there is a“critical flow rate”that the polymer molecules begin to degrade rapidly，and a“limit flow rate”at which the degradation reaches the limit. When the HPAM passes through the tandem pore- throat model，the mechanical degradation occurs mainly in the first four porethroat models，which indicates that the key position of the mechanical degradation of HPAM in the reservoirs is the near bo⁃ lehole zone. Key words：HPAM；polymer flooding；mechanical degradation；pore-throat model；viscosity
第 25 卷 第 6 期 20ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8 年 11 月
油气地质与采收率 Petroleum Geology and Recovery Efficiency
Vol.25, No.6 Nov.2018
文章编号：1009-9603（2018）06-0084-05
DOI：10.13673/37-1359/te.2018.06.013
ZHAO Shengxu1，2，YUE Xiang’an1，2，ZHANG Lijuan1，2，WEI Jiemai1，2，LING Qing1，2，LIU Kai1，2
（1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum（Beijing）， Beijing City，102249，China；2.Key Laboratory of Petroleum Engineering，Ministry of Education， China University of Petroleum（Beijing），Beijing City，102249，China）
————————————— 收稿日期：2018-07-26。 作者简介：赵胜绪（1992—），男，河南南阳人，在读硕士研究生，从事提高采收率与采油化学研究。联系电话：18810603866，E-mail：zsx2011 0821@。 通讯作者：岳湘安（1957—），男，北京人，教授，博导。联系电话：（010）89733960，E-mail：yuexa@。 基金项目：国家科技重大专项“低渗-致密油藏高效提高采收率新技术”（2017ZX05009-004），国家自然科学基金项目“致密油储层提高采 收率关键理论与方法研究”（51334007）。
在孔喉模型中的机械降解实验，分析其流速、质量浓度及储层孔喉比和地层水总矿化度等因素对其机械降解的影
响。实验结果表明：部分水解聚丙烯酰胺溶液在孔喉模型中机械降解的主控因素为流速和孔喉比，其质量浓度和
地层水总矿化度对部分水解聚丙烯酰胺在孔喉模型中机械降解的影响不明显；部分水解聚丙烯酰胺溶液在孔喉模
型中机械降解导致的粘度损失率随流速增加而增加，且存在临界流速和极限流速 2 个机械降解流速特征值；部分水
解聚丙烯酰胺溶液通过串联孔喉模型时，机械降解主要发生在前 4 个孔喉模型，说明部分水解聚丙烯酰胺溶液在油
藏中发生机械降解的关键部位是近井地带。
关键词：部分水解聚丙烯酰胺 聚合物驱 机械降解 孔喉模型 粘度
中图分类号：TE357.46+1
文献标识码：A
Main controlling factors of mechanical degradation of HPAM in pore-throat model