一种测量聚合物水动力尺寸的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 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：
[0007] (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；
[0008] (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；
[0009] (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；
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] (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。
[0013] 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。
[0014] 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ISC0栗、压力表、中间容器、所述过滤器及收集 容器。
[0015] 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0.1~3μηι。
[0016] 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±0·02μπι、0·22±0·02μπι、0·30±0·02μπι、0·45±0·02μπι、0·65±0·02μπι、0·80± 0·02μπι、1·0±0·02μπι、1·2±0·02μπι、1·5±0·02μπι、2·0±0·02μπι 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：
[0017] 孔径为〇. 10 ±〇. 02μπι第二滤膜与孔径为0.22 ±0.02μπι的第一滤膜的组合；
[0018] 孔径为0.22 ± 0.02μπι的第二滤膜与孔径为0.30 ± 0.02μπι的第一滤膜的组合；
[0019] 孔径为〇 · 30 ± 0 · 02μπι的第二滤膜与孔径为0 · 45 ± 0 · 02μπι的第一滤膜的组合；
[0020] 孔径为0.45 ± 0.02μπι的第二滤膜与孔径为0.65 ± 0.02μπι的第一滤膜的组合；
[0021]孔径为0.65 ± 0.02μπι的第二滤膜与孔径为0.80 ± 0.02μπι的第一滤膜的组合；
[0022]孔径为0.80±0.02μπι的第二滤膜与孔径为1.0±0.02μπι的第一滤膜的组合；
[0023]孔径为1·0±0·02μπι的第二滤膜与孔径为1·2±0·02μπι的第一滤膜的组合；
[0024]孔径为1·2±0·02μπι的第二滤膜与孔径为1·5±0·02μπι的第一滤膜的组合；
[0025]孔径为1.5±0.02μπι的第二滤膜与孔径为2.0±0.02μπι的第一滤膜的组合;及 [0026]孔径为2.0 ± 0.02μπι的第二滤膜与孔径为3.0 ± 0.02μπι的第一滤膜的组合。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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】
[0030] 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：
[0031] 1: IS⑶栗;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；
[0032] 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】