CN105547934A - 一种测量聚合物水动力尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测量聚合物水动力尺寸的方法,所述方法使用微孔滤膜过滤装置,该方法包括在恒定压力使待测母液通过微孔滤膜过滤装置,测定滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或粘度;改变微孔滤膜过滤装置中第一滤膜及第二滤膜的孔径,重复分别测得浓度或粘度;建立第二滤膜孔径大小与聚合物的浓度或其相对浓度,或聚合物滤出液的粘度或其相对粘度的曲线;求得所述曲线的拐点,该拐点处对应的第二滤膜的孔径大小即为待测聚合物母液的水动力尺寸。本发明所述方法优于传统的显微摄影法、动态光散射法及现有的微孔滤膜过滤方法,有利于聚合物驱时选择适合油田的聚合物。

Description

一种测量聚合物水动力尺寸的方法
技术领域
本发明涉及一种测量聚合物水动力尺寸的方法,属于流体力学及油田化学领域。
背景技术
聚合物水动力学尺寸指的是聚合物水溶液中包裹着聚合物分子的水化分子层的尺寸。对水溶液中聚合物分子尺寸的传统认识,一般认为聚合物分子尺寸是由聚合物分子量决定的,而与聚合物浓度、水质无关。然而,当聚合物浓度增大到一定程度后,聚合物分子链将发生明显的缠结作用,聚合物的分子尺寸会增大的。另外,水质的不同,水中阳离子、高价金属离子的存在和大小均会对聚合物分子团存在的状态产生影响。此外,在二元驱和三元驱中,溶液中还含有表面活性剂和碱,这也会对聚合物分子线团的尺寸以及存在状态产生影响。因此,需要用实验的方法测量各种因素对聚合物分子尺寸的影响关系,从而为进一步研究聚合物和孔隙介质的匹配工作提供依据。
现有测量聚合物溶液尺寸的方法有显微摄影法和动态光散射法,这两种方法各有其特点及局限性。显微摄影法是将溶液制成干片后进行观测,优点是可直观观测线团凝聚形态,不足之处在于无法直接测定溶液中线团的形态,且溶液制成干片后,线团的形态发生何种变化尚不可知。动态光散射技术可以直接测定溶液中线团的形态和尺寸,但对样品及溶液的洁净度要求高,除尘较难,且聚合物浓度较低,分散相与分散介质的折射率相差很小,很难准确测定线团的分布情况。
综上可知,现有技术提供的显微摄影法和动态光散射法测量聚合物水动力尺寸的方法难以满足现实需求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种测量聚合物水动力尺寸的方法,该方法测量精确,误差小。
为实现上述目的,本发明提供一种测量聚合物水动力尺寸的方法,所述方法使用微孔滤膜过滤装置,所述微孔滤膜过滤装置包括过滤器,所述过滤器内设置第一滤膜及第二滤膜,按待测聚合物母液流动的方向,所述第一滤膜设置在所述第二滤膜的上游,且所述第一滤膜的孔径大于所述第二滤膜的孔径;所述方法包括如下步骤:
(1)在恒定压力条件下使待测聚合物母液通过所述微孔滤膜过滤装置,测定聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度;
(2)改变所述微孔滤膜过滤装置中第一滤膜及第二滤膜的孔径,重复步骤(1)分别测得聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度;
(3)建立第二滤膜孔径大小与聚合物滤出液中聚合物的浓度或其相对浓度,或聚合物滤出液的粘度或其相对粘度的曲线;
所述相对浓度为聚合物滤出液中聚合物的浓度与待测聚合母液中聚合物的浓度的比值;
所述相对粘度为聚合物滤出液的粘度与待测聚合母液的粘度的比值;
(4)求得步骤(3)所述曲线的拐点,该拐点处对应的第二滤膜的孔径大小即为待测聚合物母液的水动力尺寸。
本发明所述方法从聚合物的分子尺寸(水动力学半径)入手,建立了完善的微孔滤膜过滤测量聚合物水动力学尺寸方法,该方法可以测定不同体系下聚合物水动力尺寸的大小,它克服了显微摄影法无法直接测量聚合物尺寸的缺点,同时又克服了动态光散射法无法测量高浓度聚合物溶液尺寸的缺点,并且与现有的微孔滤膜过滤方法相比,测量更精确,误差更小,能更真实的反映聚合物分子尺寸,甚至可以测定多种高分子体系的水动力学尺寸,真实地反映高分子体系的水动力学尺寸与油藏孔喉配伍性关系。
根据本发明的具体实施方案,在本发明所述方法中,按待测聚合物母液流动的方向,所述微孔滤膜过滤装置包括依次连接的ISCO泵、压力表、中间容器、所述过滤器及收集容器。
根据本发明的具体实施方案,在本发明所述方法中,所述第一滤膜及第二滤膜孔径大小为0.1~3μm。
如上所述,本发明的方法在过滤器内设置第一滤膜及第二滤膜,其目的是利用第一滤膜初步筛选功能,第二滤膜有效精确尺寸过滤功能;优选地,步骤(2)中选用孔径大小分别为0.10±0.02μm、0.22±0.02μm、0.30±0.02μm、0.45±0.02μm、0.65±0.02μm、0.80±0.02μm、1.0±0.02μm、1.2±0.02μm、1.5±0.02μm、2.0±0.02μm的第二滤膜。更优选地,步骤(2)中选用如下第二滤膜及第一滤膜的组合分别测定聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度:
孔径为0.10±0.02μm第二滤膜与孔径为0.22±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.22±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.30±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.30±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.45±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.45±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.65±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.65±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.80±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.80±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.0±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.0±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.2±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.2±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.5±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.5±0.02μm的第二滤膜与孔径为2.0±0.02μm的第一滤膜的组合;及
孔径为2.0±0.02μm的第二滤膜与孔径为3.0±0.02μm的第一滤膜的组合。
根据本发明的具体实施方案,在本发明所述方法中,所述待测聚合物母液中聚合物为链状结构聚合物,其重均分子量为500~2000万,所述待测聚合物母液中聚合物的浓度为100~2000mg/L。优选地,所述链状结构聚合物包括聚丙烯酰胺。
根据本发明的具体实施方案,在本发明所述方法中,步骤(1)中所述的恒定压力为0.1~2MPa范围内的具体压力。
综上所述,本发明所提供的测量聚合物水动力尺寸的方法优于传统的显微摄影法、动态光散射法及现有的微孔滤膜过滤方法,模拟实际流动过程中,测量聚合物在多孔介质中能够通过孔喉的尺寸,有利于聚合物驱时选择适合油田的聚合物。
附图说明
图1为实施例1测定聚合物水动力学尺寸的微孔滤膜过滤装置图,图中标号具有如下意义:
1:ISCO泵;2:压力表;3:中间容器;4:过滤器;41:第一滤膜;42:第二滤膜;5:收集容器;
图2为实施例1聚合物滤出液相对浓度随第二滤膜孔径的变化曲线图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现结合具体实施例及附图对本发明的技术方案进行以下详细说明,应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例使用如图1所示的微孔滤膜过滤装置,按待测聚合物母液流动的方向,该微孔滤膜过滤装置包括依次连接的ISCO泵1、压力表2、中间容器3、过滤器4及收集容器5,所述过滤器4内设置第一滤膜41及第二滤膜42,按待测聚合物母液流动的方向,所述第一滤膜41设置在所述第二滤膜42的上游,且所述第一滤膜的孔径大于所述第二滤膜的孔径;所述方法包括如下步骤:
本实施例在所述过滤器内安装如下表1所示的第二滤膜及第一滤膜的组合,对于每一组合,分别在恒定压力0.2MPa条件下使待测聚合物母液通过所述微孔滤膜过滤装置,收集50~100mL的聚合物滤出液,测定聚合物滤出液中聚合物的浓度或聚合物滤出液的粘度;
表1
组别 第一滤膜孔径(μm) 第一滤膜孔径(μm)
1 0.22 0.30
2 0.30 0.45
3 0.45 0.65
4 0.65 0.80
5 0.80 1.0
6 1.0 1.2
7 1.2 1.5
8 1.5 2.0
9 2.0 3.0
本实施例待测聚合物母液为将重均分子量为1000万的聚丙烯酰胺分散在清水中配制而成的,其浓度为1000mg/L。
以第二滤膜孔径大小为横坐标及聚合物滤出液中聚合物的相对浓度(聚合物滤出液中聚合物的浓度C/聚合物母液中聚合物的浓度C0)为纵坐标绘制曲线,所得曲线如图2所述,也可选用聚合物滤出液的相对粘度(聚合物滤出液的粘度V/聚合物母液粘度V0)为纵坐标绘制相应的曲线,从图2中可以看出当聚合物母液通过孔径小于0.8μm的第二滤膜的过滤后,特别是第二滤膜孔径小于0.65μm时,滤出溶液的浓度发生急剧降低;当第二滤膜孔径大于0.8μm时,聚合物滤出液浓度没有发生明显的变化,所以该条件下,聚合物水动力学尺寸在0.6~0.8μm之间。
聚合物浓度随第二滤膜的孔径的减小而降低,浓度降低最大的点对应的第二滤膜尺寸即为聚合物溶液水动力学尺寸,即图2中两条直线的交点处,做拐点附近点的延长线,在0.68μm时相交,这个值为本实施例聚合物待测母液的水动力学尺寸。
最后说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的实施过程和特点,而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种测量聚合物水动力尺寸的方法,所述方法使用微孔滤膜过滤装置,所述微孔滤膜过滤装置包括过滤器,所述过滤器内设置第一滤膜及第二滤膜,按待测聚合物母液流动的方向,所述第一滤膜设置在所述第二滤膜的上游,且所述第一滤膜的孔径大于所述第二滤膜的孔径;所述方法包括如下步骤:
(1)在恒定压力条件下使待测聚合物母液通过所述微孔滤膜过滤装置,测定聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度;
(2)改变所述微孔滤膜过滤装置中第一滤膜及第二滤膜的孔径,重复步骤(1)分别测得聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度;
(3)建立第二滤膜孔径大小与聚合物滤出液中聚合物的浓度或其相对浓度,或聚合物滤出液的粘度或其相对粘度的曲线;
所述相对浓度为聚合物滤出液中聚合物的浓度与待测聚合母液中聚合物的浓度的比值;
所述相对粘度为聚合物滤出液的粘度与待测聚合母液的粘度的比值;
(4)求得步骤(3)所述曲线的拐点,该拐点处对应的第二滤膜的孔径大小即为待测聚合物母液的水动力尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,按待测聚合物母液流动的方向,所述微孔滤膜过滤装置包括依次连接的ISCO泵、压力表、中间容器、所述过滤器及收集容器。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一滤膜及第二滤膜的孔径大小为0.1~3μm。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(2)中选用孔径大小分别为0.10±0.02μm、0.22±0.02μm、0.30±0.02μm、0.45±0.02μm、0.65±0.02μm、0.80±0.02μm、1.0±0.02μm、1.2±0.02μm、1.5±0.02μm、2.0±0.02μm的第二滤膜。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,步骤(2)中选用如下第二滤膜及第一滤膜的组合分别测定聚合物滤出液中聚合物的浓度或其分子量,或聚合物滤出液的粘度:
孔径为0.10±0.02μm第二滤膜与孔径为0.22±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.22±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.30±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.30±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.45±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.45±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.65±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.65±0.02μm的第二滤膜与孔径为0.80±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为0.80±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.0±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.0±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.2±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.2±0.02μm的第二滤膜与孔径为1.5±0.02μm的第一滤膜的组合;
孔径为1.5±0.02μm的第二滤膜与孔径为2.0±0.02μm的第一滤膜的组合;及
孔径为2.0±0.02μm的第二滤膜与孔径为3.0±0.02μm的第一滤膜的组合。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述待测聚合物母液中聚合物为链状结构聚合物,其重均分子量为500~2000万,所述待测聚合物母液中聚合物的浓度为100~2000mg/L。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述的链状结构聚合物包括聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中所述的恒定压力为0.1~2MPa范围内的具体压力。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述待测聚合物母液是由清水和/或污水配制而成。
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