«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Исследование водных растворов гидролизованного полиакриламида с помощью осцилляционного теста: выбор оптимальных параметров

УДК: 678.745.842
DOI: -

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: реология, осцилляционные исследования, амплитудный и частотный тесты, вязкоупругие системы, механические модели, полиакриламид, полимерный раствор

Аннотация:

В рамках проведенного исследования были проанализированы растворы различных образцов частично гидролизованного полиакриламида (ПАА), отличающихся молекулярной массой и степенью гидролиза полимера, а также концентрацией раствора. Рассмотрены простейшая модель поведения вязкоупругой жидкости, измерительные системы и последовательность проведения осцилляционных исследований, а также систематизирована информация о параметрах проведения исследований в литературе. В результате выявлена зависимость между выбором оптимальных параметров амплитудного и частотного теста и свойствами образцов ПАА различной молекулярной массы, степени гидролиза и концентрации раствора. Определены оптимальные частоты, при которых наблюдается наиболее широкий диапазон линейных вязкоупругих свойств системы (region of linear viscoelastic properties (RLVE)). Выявлено, что в зависимости от молекулярной массы, степени гидролиза и концентрации ПАА в растворе изменяется диапазон частот, в котором не наблюдается разрушения вязкоупругой структуры раствора.

Список литературы:

1. Толстых Л.И., Давлетшина Л.Ф., Потешкина К.А. Полиакриламид в процессах нефтегазодобычи: учебное пособие. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2023. – 136 c.
2. Разработка вязкопластичных и вязкоупругих силикатсодержащих составов, армированных шелухой риса, для водоизоляции в нефтяных скважинах / А.Г. Телин, А.Т. Ахметов, Л.Е. Ленченкова [и др.] // Нефтегазовое дело. – 2023. – Т. 21, № 4. – С. 37–48. – DOI: 10.17122/ngdelo-2023-4-37-48
3. Application of Hydrogels and Hydrocarbon-Based Gels in Oil Production Processes and Well Drilling / A. Telin, L. Lenchenkova, R. Yakubov [et al.] // Gels. – 2023. – Vol. 9, No. 8. – P. 609. – DOI: 10.3390/gels9080609
4. Шувалов С.А., Винокуров В.А., Хлебников В.Н. Применение полимерных реагентов для увеличения нефтеотдачи пласта и водоизоляции // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2013. – № 4 (273). – С. 98–107.
5. Кладова А.В., Узяркина Е.Г. Регулирование реологических свойств сшитых полимерных систем в зависимости от концентрации полиакриламида и температуры пласта // Нефтепромысловое дело. – 2021. – № 11 (635). – С. 49–53.
6. Думанский А.В. Учение о коллоидах: учебное пособие. – 3-е изд. – М.-Л.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1948. – 416 с.
7. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии / пер. с англ. И.А. Лавыгина; под ред. В.Г. Куличихина – М.: КолосС, 2003. – 312 с.
8. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения / пер. с англ. – СПб.: Профессия, 2007. – 560 с.
9. Особенности реологических исследований водных растворов полиакриламида на вискозиметрах ротационного типа / Л.А. Магадова, К.А. Потешкина, Л.Ф. Давлетшина, К.В. Каржавина // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2021. – № 3 (304). – С. 115–128. – DOI: 10.33285/2073-9028-2021-3(304)-115-128
10. Воротников Д.А., Звягин В.Г. Обзор результатов и открытых проблем по математическим моделям движения вязкоупругих сред типа Джеффриса // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. – 2009. – № 2. – С. 30–50.
11. Ватузов С.М., Лосев А.П., Есипов И.Б. Оценка структурных особенностей течения дисперсных систем по данным колебательной реометрии // Нефтегазовое дело. – 2024. – Т. 22, № 5. – С. 210–222. – DOI: 10.17122/ngdelo-2024-5-210-222
12. Preparation and properties of nitrile rubber/montmorillonite nanocomposites via latex blending / M.A. Kader, K. Kim, Y.S. Lee, C. Nah // J. Mater. Sci. – 2006. – № 41. – P. 7341–7352.
13. Assisted heterogeneous multinucleation and bubble growth in semicrystalline ethylene-vinyl acetate copolymer/expanded graphite nanocomposite foams: Control of morphology and viscoelastic properties / O. Yousefzade, F. Hemmati, H. Garmabi, M. Mahdavi // EXPRESS Polymer Letters. – 2015. – № 10. – P. 932–944.
14. Thomas G. Mezger. Applied Rheology. Copyright: Anton Paar GmbH, Austria. – 2014.
15. Goudoulas T.B., Pan S., Germann N. Nonlinearities and shear banding instability of polyacrylamide solutions under large amplitude oscillatory shear // Journal of Rheology. – 2017. – № 61 (5). – P. 1061–1083.
16. Investigating the viscoelastic behavior of partially hydrolyzed polyacrylamide/polyethylenimine mixtures / M.A. Ghriga, S.E.I. Lebouachera, N. Drouiche, B. Grassl // Journal of Polymer Research. – 2021. – № 28 (8).
17. Rheology of fumed silica nanoparticles/partially hydrolyzed polyacrylamide aqueous solutions under small and large amplitude oscillatory shear deformations / E. Aliabadian, S. Sadeghi, M. Kamkar [et al.] // Journal of Rheology. – 2018. – № 62 (5). – P. 1197–1216.
18. Применение метода осцилляционной реометрии при разработке жидкости разрыва на основе сополимеров акриламида / Т.Д. Гилязитдинов, А.М. Валенков, С.И. Панин, М.В. Казак // Практические аспекты нефтепромысловой химии: Сборник тезисов докладов научно-практической конференции, Уфа, 24–27 мая 2022 года. – Уфа: Фонд поддержки и развития науки Республики Башкортостан, 2022. – С. 41–42.
19. Григорьев Д.В., Сивцов Е.В., Успенская М.В. Исследование механических характеристик полимерных композиционных материалов на основе акриловых гидрогелей и неорганических наночастиц методом осцилляционной реометрии // Химия и технология высокомолекулярных соединений. – 2023. – С. 42–46. – DOI: 10.36807/1998-9849-2023-65-91-42-46
20. Исследование методом осцилляционной реометрии процесса гелеобразования в водных растворах карбоксилированного полиакриламида в присутствии ацетата хрома (III) / О.В. Шахно, Д.А. Господарев, Г.В. Бутовская, Л.П. Круль // Журнал прикладной химии. – 2016. – Т. 89, № 2. – С. 235–240.