Page 213 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 赖南君，等: 生物多糖在高温高盐油藏聚合物驱的可行性探索 ·847·

一定程度的下降，但下降幅度各异。作为中性多糖， 子链结构的保水能力，故定优胶水溶液黏度的温敏
魔芋胶的增黏性能随水质变化并不明显，随水质矿 性明显弱于黄原胶。因魔芋胶分子含大量羟基、乙
化度升高，稠度因子仅由 195.46 降至 179.50（降 酰基等结构，随温度的升高，魔芋胶分子链热运动
+
2+
幅 8.17%）。黄原胶溶液在引入 Na 、Ca 等阳离子后， 的动能增大，易于挣脱其与水分子之间的氢键作用，
因黄原胶阴离子基团含量较多，阳离子对分子结构的 导致分子链发生蜷曲；且在高温环境中，魔芋胶分
2+
2+
静电屏蔽效应较强，高价阳离子浓度（Ca 、Mg 等） 子链上的酯基水解造成乙酰基脱落，导致增黏性能
的增加会破坏黄原胶水溶液的类凝胶结构 [24] ，黄原胶 显著下降，稠度因子下降更明显，由 444.46 (60 ℃)
溶 液 增 黏性能 下降 较为显 著， 其稠度 因子 由 降至 179.50 (130 ℃)，降幅高达 59.61%。
1098.80 降至 820.94（降幅 25.29%）。定优胶分子 2.2.3 生物多糖溶液长期性能
链上阴离子基团数量小于黄原胶，阳离子对其屏蔽 3 种多糖在不同老化时间下的稳态流变曲线及
作用明显弱于黄原胶，定优胶的双螺旋分子结构随 稠度系数因子情况见图 6。3 种多糖稠度因子均随老
矿化度变化较小，虽然阳离子会对其分子水化层产 化时间的延长而下降。由于魔芋胶分子中的酯基在
生压缩作用，但其对包裹在双螺旋结构内部的水分 长期高温环境下糊化作用增强，由此导致葡甘露聚
子影响不大，其稠度因子仅由 1317.50 降至 1237.30 糖的分解，增稠性能下降最快，稠度因子由 179.50
（降幅 6.09%），定优胶在高盐环境仍保持很强的 降至 79.89（降幅高达 55.50%）。黄原胶分子结构中
增稠能力。 的乙酰基、丙酮酸酯基及羧基基本位于分子侧链，三
2.2.2 生物多糖溶液抗温性能 者空间位阻作用使得黄原胶形成杂乱的双螺旋结
3 种多糖在不同温度下的稳态流变曲线及稠度 构，这 3 种基团形成的侧链在双螺旋结构外伸展，使
因子变化情况如图 5 所示。 大量水分子均以氢键形式吸附于双螺旋结构外围，长
期高温作用下，受到弱吸引力的水分子极易从分子
链上逃逸至体相中，黄原胶分子结构易被破坏，在
–1
0~5 d，黄原胶在 8.858~23.360 s 剪切速率范围内尚
存在牛顿区，而在第 10~20 d，该范围内的牛顿区消
–1
失，流变曲线仅在 0.01~0.026 s 存在牛顿区，黄原
胶增稠能力变差，稠度因子由 820.94 降至 500.62（降
幅 39.02%）。定优胶分子侧链鼠李糖甲基与其他分
子侧链鼠李糖基中的半缩醛氧原子之间的分子间作
用力，及侧链与主链之间的氢键作用，使得定优胶
倾向于发生分子内与分子间的缔合，形成规整的双

图 5 3 种多糖在不同温度下稠度因子变化情况 螺旋结构，且侧链（羟基、羧基等含氧基团）基本
Fig. 5 Change of consistency coefficient of three 位于双螺旋腔体内部，大量水分子进入腔体并吸附
biopolysaccharides with temperature 于侧链，双螺旋结构内部吸引力阻止了水分子的逃
逸行为，保证定优胶分子结构的含水量，使其分子

3 种多糖的稠度因子均随温度升高而降低，定
结构在长期高温环境下保持稳定，增稠性能基本未
优胶仅由 1425.70(60 ℃)降至 1237.30(130 ℃)，降
发生明显变化，稠度因子仅由 1237.30 降至 1172.60
幅仅 13.21%；而随着温度的升高，黄原胶稠度因
（降幅 5.23%）。
子由 1199.00 (60 ℃)降至 820.94 (130 ℃)，降幅达

31.53%，随着温度的升高，原吸附于黄原胶双螺旋
分子链结构外侧的水分子因剧烈热运动而逃逸，黄
原胶分子链结构保水能力变差；另外，黄原胶分子
构象由原来规整有序的双螺旋结构转变为杂乱无序
的分子线圈，使分子主链暴露，更易受到水中自由基
的攻击，发生热降解反应。而定优胶分子链的刚性
结构，在高温中可更好地保持自身构型，且分子结
构的内部作用力对原吸附在上面的水分子产生一定
的引力作用，防止水分子从分子链上逃逸，保持分