聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)及其衍生物的均聚物的总称。是现代水溶性合成高分子的重要品种之一。它可分为四种类型:非离子型(NPAM)、阴离子型(APAM)、阳离子型(CPAM)和两性离子型。
在工业上,所有含有50%以上am单体的聚合物统称为聚丙烯酰胺。它是一种线性水溶性聚合物,具有良好的水溶性、增粘性、流变性、分散性、悬浮性、絮凝性和减阻性。广泛应用于化工、冶金、石油、地质、煤炭、造纸、轻纺、水处理等工业部门。在石油工业领域,聚合物驱油技术作为稳定原油产量的重要手段,在原油生产中发挥着不可替代的作用。聚丙烯酰胺是一种水溶性聚合物,常用于聚合物驱油。作为一种钻井泥浆材料,它具有以下特点:
1、增粘性
增粘是指聚丙烯酰胺能提高其它水溶液或水分散体的表观粘度,包括两个方面:1)聚丙烯酰胺通过自身的粘度增加水相的粘度;2)聚丙烯酰胺与水中分散相及水中其他聚合物化合物相互作用,其影响远大于其自身粘度所造成的影响。
2、水溶性
聚丙烯酰胺的应用大多以水溶液的形式存在。水溶性是聚丙烯酰胺应用的首要考虑因素。水分子和聚合物的极性侧基之间形成氢键。聚丙烯酰胺能以不同的比例溶解在水中。与其他聚合物一样,它只能溶解在溶解度参数相近的溶剂中。
3、流变性
流变学是指材料在外力作用下的流动变形特性。从表观粘度与剪切速率的关系来看,聚丙烯酰胺水溶液在中等剪切速率条件下往往表现出假塑性,即表观粘度随剪切速率的增大而减小;从表观粘度与时间的关系来看,聚丙烯酰胺水溶液的另一个流变特性是高触变性,即在剪切力作用下表观粘度降低。当剪切力消失时,表观粘度随时间的延长而逐渐恢复。
4、分散性
聚丙烯酰胺和其他水溶性聚合物一样,含有亲水基团。它还具有骨架,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,有助于水润湿固体。另外,通过聚丙烯酰胺的亲水性,水胶体络合物可以吸附在胶体颗粒上形成壳,从而起到屏蔽电解质的作用,起到絮凝作用,保持分散体系的稳定,保护胶体。
5、悬浮性
悬浮性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它物质形成的水基流体的悬浮性在油气开发及钻井液携屑、完井液加重、压裂液携持支撑剂等行业具有重要意义。
6、絮凝作用
聚丙烯酰胺的极性基团吸附在水中的固体颗粒上,形成大团聚体。高分子量聚丙烯酰胺是污水处理中常用的絮凝剂。这对聚合物低固相不分散泥浆体系的流变学研究具有重要意义。
7、减阻作用
减阻是指在流体中加入少量的化学物质,可以大大降低流体通过固体表面的湍流摩擦阻力的现象,指出减阻效率与聚合物分子结构密切相关,聚合物在溶液中的分子形态和聚合物浓度。