原理分析
聚丙烯酰胺(PAM)在稠水中起到降粘作用,也起到增粘作用,這主要取決于聚丙烯酰胺的類型、濃度以及稠水的性質(zhì)。
對于陰離子型聚丙烯酰胺,當稠水中含有較多的電解質(zhì)(如鹽離子)時,它可以通過靜電屏蔽作用來降低稠水的粘度。其分子鏈上的負電荷會被電解質(zhì)離子所屏蔽,使分子鏈收縮,減少分子鏈之間的相互纏繞,從而降低溶液的粘度。
而在某些情況下,如低濃度的非離子型或陽離子型聚丙烯酰胺加入到稠水中,會吸附在稠水中的膠體顆?;虼蠓肿游镔|(zhì)表面,起到橋聯(lián)作用,反而使分子鏈之間的相互作用增強,導致粘度增加。
影響因素
聚丙烯酰胺的類型:陰離子型:如前所述,在電解質(zhì)存在的稠水中,陰離子型聚丙烯酰胺能有效降低粘度。例如,在含有高濃度氯化鈉的稠油開采廢水(這種廢水粘度較高)中,加入適量的陰離子型聚丙烯酰胺,可以使廢水的粘度明顯降低,有利于后續(xù)的處理和輸送。
陽離子型:在一些帶負電荷膠體顆粒較多的稠水中,陽離子型聚丙烯酰胺會與膠體顆粒發(fā)生靜電吸附,形成絮凝體。如果絮凝效果良好,絮凝體沉淀后,溶液的剩余部分粘度會降低;但如果絮凝不完全,形成的較大顆粒會使體系的粘度升高。
非離子型:非離子型聚丙烯酰胺主要通過氫鍵和范德華力與稠水中的物質(zhì)相互作用。在某些稠水體系中,它會因為增強分子間的相互作用而增加粘度;而在另一些情況下,如當它破壞了原有稠水體系中不穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)時,會降低粘度。
濃度影響:低濃度的聚丙烯酰胺在稠水中對粘度影響較小。隨著濃度的增加,其對稠水粘度的影響逐漸顯著。但當濃度過高時,無論是哪種類型的聚丙烯酰胺,都因分子鏈過度纏繞而使稠水粘度升高。例如,在一個模擬的高粘泥漿體系中,當陰離子型聚丙烯酰胺的濃度從 0.1% 增加到 1% 時,泥漿的粘度先降低后升高。
稠水的成分和性質(zhì):稠水如果主要是由高分子聚合物(如其他增粘劑)形成的高粘度體系,聚丙烯酰胺的加入會與這些現(xiàn)有聚合物相互作用。如果兩者相互纏結(jié),會增加粘度;如果聚丙烯酰胺能夠破壞現(xiàn)有聚合物的結(jié)構(gòu),如通過競爭吸附等方式,就降低粘度。
稠水中的酸堿度也會影響聚丙烯酰胺的性能。在酸性或堿性較強的稠水中,聚丙烯酰胺分子鏈會發(fā)生水解等反應(yīng),改變其在稠水中的存在形式和作用效果,進而影響稠水的粘度。