Page 211 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 孙 新，等: 含油污泥凝胶体系的研制及性能评价 ·203·

胺形成凝胶。交联剂质量分数与含油污泥凝胶体系
强度息息相关，交联剂过量会使体系过度交联，交
联剂加入量不足会使体系松散，成胶强度低 [17-19] 。
保持体系其余组分质量分数不变，改变交联剂质量
分数（0.1%~0.5%），并用地层水调节质量分数。在
高温下成胶，观察成胶情况。交联剂质量分数为
0.1%时，体系强度为 B 级，交联剂质量分数为 0.2%
时，体系强度可达到 I 级。随着交联剂质量分数的
升高，体系成胶强度均可达到 I 级，但当交联剂质
量分数>0.4%时，后期观察到脱水现象。原因是交联
图 2 含油污泥泥质颗粒粒径分布图
Fig. 2 Particle size distribution of argillaceous particles in 剂过高的质量分数会使聚丙烯酰胺分子链过度交
oily sludge 联，形成的三维网状结构过度致密，锁水量降低，
从而使凝胶高温后易脱水，所以选择交联剂质量分
2.2 含油污泥凝胶体系配方优选
数为 0.2%。
2.2.1 改性聚合单体（AMPS）质量分数优选

常规的凝胶体系难以达到耐温耐盐的要求，在 表 4 不同交联剂质量分数下体系成胶情况
体系中引入 AMPS，形成的共聚物具有较强的分子 Table 4 Gelation of the system under different mass fractions
of crosslinker
间作用力，相互交联形成更加稳定的结构，可明显
不同时间成胶强度/级
增强凝胶体系的耐温耐盐性。保持体系其余组分质 质量分数/%
1 h 6 h 12 h
量分数不变，改变 AMPS 质量分数（3%~8%），并
0.1 B B B
用地层水调节质量分数。在高温高矿化度条件下观 0.2 B I I
察成胶情况。当 AMPS 质量分数<5%时，体系可以 0.3 B I I
成胶，成胶强度为 I 级，但后期存在脱水现象，当 0.4 C I I（脱水）
0.5 C I（脱水） I（脱水）
AMPS 质量分数≥5%时，体系未脱水，且成胶强度

达到 I 级。造成这一现象的原因是，AMPS 的加入 2.2.3 引发剂质量分数优选
2+
2+
可与地层水中的 Ca 和 Mg 发生反应，从而降低了 引发剂的质量分数对单体的聚合反应速率影响
2+
2+
Ca 和 Mg 与聚丙烯酰胺接触的几率，从而可以提 较大。保持体系其余组分质量分数不变，改变引发
高体系整体耐盐性能。但当质量分数较低时，AMPS 剂质量分数，并用地层水调节质量分数。采用流变
2+
2+
2+
不能充分与 Ca 和 Mg 发生反应，使 Ca 和 Mg 2+
仪的密闭系统对加入不同质量分数引发剂的体系黏
与聚丙烯酰胺发生反应，降低凝胶三维网状结构锁
度进行测定，体系黏度上升的拐点即为成胶开始时
水能力，同时聚合反应受限，从而造成长时间高温
间。温度变化区间为 30~140 ℃，测得的引发剂质
后凝胶脱水。为保证体系耐盐效果可确定 AMPS 质 量分数对成胶时间的影响结果如图 3 所示。
量分数为 5%。

表 3 不同 AMPS 质量分数下体系的成胶情况
Table 3 Gelation of the system under different AMPS mass
fractions
不同时间的成胶强度/级
质量分数/%
1 h 6 h 12 h
3 B I I（脱水）
4 B I I（脱水）
5 B I I
6 C I I

7 C I I 图 3 连续升温条件下不同引发剂质量分数体系黏度-时
8 C I I 间变化曲线
Fig. 3 Viscosity-time variation curves of different initiator
mass fraction systems under continuous heating
2.2.2 交联剂质量分数优选
交联剂是凝胶体系成胶的关键，可使聚丙烯酰 如图 3 所示，提升引发剂质量分数会明显缩短