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聚丙烯酰胺在钻井泥浆材料使用中的作用

发布时间:2020-10-28 浏览

   聚丙烯酰胺广泛应用于化工、冶金、石油、地质、煤炭、早期知识、纺织、水处理等工业部门。特别是在石油工业领域,聚合物驱油技术作为稳定石油产量的重要手段,在原油生产中发挥着不可替代的作用。PAM是聚合物驱中最常用的水溶性聚合物,用作钻井液材料具有以下特点:

  水溶性的
  聚丙烯酰胺的应用大多是以水溶液的形式。水溶性是聚丙烯酰胺应用中的首要考虑因素。水分子和聚合物的极性侧基之间形成氢键。聚丙烯酰胺可以以不同的百分比溶解在水中。像其他聚合物一样,它只能溶解在溶解度参数相似的溶剂中。
  粘度增加
  聚丙烯酰胺通过自身粘度增加水相粘度;
  聚丙烯酰胺与水中的分散相和水中的其他高分子化合物相互作用,作用远大于聚合物本身的粘度所引起的作用。
  流变性能
  流变性质是指物质在外界和内部作用下的流动变形。从表观粘度与剪切速率的关系来看,在中等剪切速率条件下,聚丙烯酰胺的水溶性往往表现出假塑性,即表观粘度随着剪切速率的增加而降低;从表观粘度与时间的关系来看,聚丙烯酰胺水溶液的另一种流变性质是高触变性,即表观粘度在剪切力的作用下降低,在剪切力撤回时随着时间的延长而逐渐恢复。
  分散性
  聚丙烯酰胺和其他水溶性较高的聚合物一样,含有亲水基团,同时也具有骨架,因此具有一定的表面活性,可以在一定程度上降低水的表面张力,有助于固体被水润湿。此外,由于聚丙烯酰胺的亲水性,水——胶体络合物吸附在胶体颗粒上形成外壳,可以屏蔽电解质引起的絮凝,保持分散体系稳定,保护胶体。
  悬浮性能
  悬浮是指悬浮离子在外力场作用下相对于介质运动时的阻力。聚丙烯酰胺本身或与其他物质形成的水基流体的悬浮,在油气开采等行业,如携带钻屑的钻井液、完井液加重剂、携带支撑剂的压裂液等具有重要意义。
  絮凝
  聚丙烯酰胺中的极性基团被吸附在水中的固体的例子桥接颗粒形成大的聚集体。高分子量聚丙烯酰胺常被用作净化污水的絮凝剂,当用于比不分散泥浆体系低的聚合物体系时,其流变性具有重要意义。
  减阻
  减阻是指在流体中加入少量化学物质,使流体通过固体表面的湍流摩擦阻力大大降低的现象。聚丙烯酰胺的减阻效果、可能的减阻效率以及聚合物的结合溶剂化能对减阻的影响等。指出减阻效率与聚合物分子结构、溶液中聚合物分子形态和聚合物浓度密切相关。