弱凝胶体系碳酸钠浓度对有机铬体系交联时间的实验研究

有机铬交联体系, 它的适用性强, 可以使用的温度范围和PH范围较宽, 同时可以控制成胶的时间, 因此铬体系在调驱领域得到了广泛的使用。铬体系交联过程首先是铬离子水合物的水解聚合生产多核羟桥铬离子和氢离子, 然后聚丙烯酰胺中的羧基电离成羧酸根和氢离子, 最后聚丙烯酰胺通过羧酸根与多核羟桥铬离子与交联形成弱凝胶。

1 弱凝胶是通过低浓度的聚合物以及交联剂形成的分子间和分子内交联体系

实验室研究发现弱凝胶成胶主要因素有:聚合物分子量, 浓度, 交联剂浓度以及交联剂和聚合物的比例。

1.1 实验研究发现聚合物相对分子量越大, 形成弱凝胶体系所需时间越短;

1.2 当聚合物浓度低于临街浓度时, 弱凝胶体系基本不成胶, 当聚合物浓度浓度高于临街浓度时成胶时间随着聚合物浓度的增大而减小;

1.3 实验室研究当聚合物浓度不变时, 弱凝胶体系交联时间随着交联剂浓度增大而减小。

1.4 当聚合物与交联剂浓度比降低时, 调驱体系的成胶速度加快, 凝胶体系的强度增强。弱凝胶体系中的最佳聚合物/交联剂浓度比主要取决于聚合物的浓度、聚合物类型及该储层的特殊地质条件。

1.5 弱凝胶体系随着外界环境温度升高, 加剧分子的热运动, 分子彼此之间的碰撞机率加剧, 加剧了聚合物与交联剂之间的交联反应, 更容易形成连续性强的三维网状结构, 缩短了成胶的时间。

2 试验方法

在实验室环境下, 一般采用静态评价体系对弱凝胶体系进行评价。配置不同浓度比的有机铬交联体系, 将溶液混合均匀后, 分别放入不同的试管中并密封在30℃的恒温箱中, 每相隔一定时间取出部分胶体, 测量胶体粘度, 直到体系粘度值平稳。

3 实验药品

部分水解的聚丙烯酰胺, (固含量大约为90%) , 有机铬, 碳酸钠。

4 实验仪器

4.1 HAAKE RS150流变仪2台;

4.2 定速搅拌器2台;

4.3 烧杯若干;

4.4 手表一只;

4.5 小型恒温箱模拟地层温度:30摄氏度

5 实验步骤

5.1 分别选取一定量的部分水解聚丙烯酰胺, 碳酸钠, 有机铬交联剂, 配置不同浓度的碳酸钠的弱凝胶体系;

5.2 将量筒编号, 把对应的不同浓度碳酸钠凝胶体系放入量筒的;

5.3 将配好的溶剂放入恒温箱里保温;

5.4 每过一定时间量取少量溶剂分别测量其粘度, 并记录下来;

6 实验结果以及分析

通过配比不同浓度的碳酸钠分子弱凝胶体系, 研究不同浓度碳酸钠对凝胶体系的影响, 特别是对成胶时间的影响。实验结果如下:

通过上述结果绘制粘度与成胶时间的关系曲线, 如下:

通过上图可知:低浓度碳酸钠溶液的成胶时间较长, 延缓弱凝胶的成胶时间, 高分子浓度碳酸铵成胶时间相对较短。同时发现不同碳酸钠浓度成胶后弱凝胶体系粘度差异很大。

7 结语

低浓度碳酸钠溶液的成胶时间较长, 成胶后粘度小;高分子浓度碳酸铵成胶时间短, 成胶粘度大。所以在后续的铬体系试验中, 碳酸钠的浓度还是维持500mg/L。

摘要：弱凝胶是通过低浓度的聚合物以及交联剂形成的分子间和分子内交联体系。弱凝胶体系成胶时间主要受聚合物与交联剂浓度比, 聚合物浓度等因素影响外还受配置水碳酸钠含量的影响。本文通过室内实验室研究探究碳酸钠浓度对延长有机铬体系交联时间的影响。

关键词：弱凝胶,交联,聚合物,浓度比

参考文献

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