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本文以强化采油(EOR)需求为背景,分别在溶液环境和孔隙介质内,研究了常见盐离子对两性疏水缔合聚丙烯酰胺(AHAPAM)溶液聚集态和依时性的影响,以及AHAPAM溶液在孔隙介质内流动中压力和粘度变化特征。
在盐离子影响的研究中综合运用流变性测试、紫外吸收分析、染色实验和电导率分布测试等方法,对含盐与无盐AHAPAM溶液从动态和静态两方面进行研究。结果表明,Na+、Cl-、SO42-和Mg2+的存在均使溶液在竖直方向产生明显分层,同时加剧各层水平方向的非均匀性。通过关联实验结果证实:盐离子的存在产生均匀分布的电场,通过静电作用对聚合物分子链上水解后的静电基团和水分子之间的氢键作用产生屏蔽,抑制了分子链的舒展和溶剂化作用,蜷缩的分子只有相互靠近才能构成缠结,表现为溶液分相。溶液上下层电导率数值、电导率标准偏差和UV吸收光谱的依时性表明,AHAPAM体系的电性质和光性质随聚合物分子和聚集形式由下层至上层的扩散趋近于相同的稳定值。盐离子的存在有效的抑制了溶液的老化,且不同电量的离子由于与聚合物分子间静电作用不同而表现出扩散速度差异:NaCl>Na2SO4>MgCl2>MgSO4。
在孔隙介质流动的研究中,通过对压力变化特征、聚合物孔内分布和粘度变化趋势的研究,分别描述了AHAPAM溶液受驱动力作用表现出的宏观行为和压力稳定后不受宏观驱动力影响表现出的微观行为。
通过对孔隙内压力变化和流出液粘度变化研究表明,AHAPAM溶液流经孔隙介质受到入口效应、剪切应力和孔隙吸附作用,入口效应不随时间变化,流动剪切随路径增长而增大,吸附作用在初期随路径的增长而增大,之后逐渐减小。相对HAPM,AHAPAM即使在较大孔隙度介质内,低流速下(剪切变稀区)仍体现出显著的波及能力,且波及能力随流速升高进一步增大。
通过对压力平衡后岩心各部分聚合物吸附量随时间变化的研究表明,除了受宏观压力推动外,法向方向的扩散行为也能加强AHAPAM溶液孔隙波及能力,但是受浓度梯度控制,相对速度缓慢。