[发明专利]一种基于分子模拟的共聚物抗盐性能评价方法及其系统

说明书

本发明提供一种基于分子模拟的共聚物抗盐性能评价方法及其系统，该方法包括：构建水分子、无机盐分子以及聚合物单体分子的结构模型，并进行结构优化；构建以聚合物单体分子组成的聚合物分子的结构模型，并进行结构优化，获取聚合物分子最小能量构象结构；建立包含水分子、无机盐分子、以及聚合物分子最小能量构象结构的聚合物盐水溶液模型盒子，并按预设密度、预设温度对聚合物盐水溶液模型盒子的密度、温度进行设定；对聚合物盐水溶液模型盒子进行分子动力学计算，得到动力学平衡状态溶液体系结构模型；根据得到动力学平衡状态溶液体系结构模型计算特性黏数。本发明不受实验条件限制，效率高；不受人为因素影响，返回性强，结果可靠。

技术领域

本发明涉及油田化学聚合物抗盐性能评价的技术领域，尤其涉及一种基于分子模拟的共聚物抗盐性能评价方法及其系统。

背景技术

抗盐性是油田化学聚合物的重要性能之一，无机盐对聚合物的侵害主要表现为降粘作用，粘度降低导致钻井液流变性变差，从而影响聚合物溶液整体性能，因此，评价聚合物抗盐性能时着重关注聚合物溶液的粘度参数。传统实验方法是通过六速粘度计测试聚合物溶液表观粘度来评价其抗盐性能，属于宏观评价方法，其测试评价受到样品纯度、来源、温度条件等诸多限制，且认为因素影响较大，重复性不佳。

因此，如何更准确地对共聚物抗盐性能进行评价仍是本领域需要攻克的难题之一。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

聚合物是由小分子单体聚合而成的长链大分子，分子中的单键能够内旋转，以致分子具有许多不同的构象，构象不同对应分子尺寸不同，高分子物理中用回转半径R(g)表征分子尺寸，常用特性粘数η表征聚合物溶液粘度，η与R(g)直接通过一定公式相联系。聚合物受到无机盐侵害时，盐离子与聚合物分子间的相互作用会导致聚合物分子尺寸发生改变，宏观表现为粘度的变化。R(g)可通过分子模拟计算得到，继而通过公式可得η，即可表征聚合物的抗盐性能。本发明针对传统评价方法存在的问题以及分子模拟方法的特殊优势和应用前景，提供了一种基于分子模拟的共聚物抗盐性能评价方法及其系统，利用计算机模拟快速计算聚合物尺寸，通过尺寸与特性粘数的关系得到特性粘数这一宏观性能参数。

根据本发明的一个方面，提供一种基于分子模拟的共聚物抗盐性能评价方法，包括：

构建水分子、无机盐分子以及聚合物单体分子的结构模型，并进行结构优化；

构建以所述聚合物单体分子组成的聚合物分子的结构模型，并进行结构优化，获取聚合物分子最小能量构象结构；

建立包含所述水分子、无机盐分子、以及所述聚合物分子最小能量构象结构的聚合物盐水溶液模型盒子，并按预设密度、预设温度对所述聚合物盐水溶液模型盒子的密度、温度进行设定；

对所述聚合物盐水溶液模型盒子进行分子动力学计算，得到动力学平衡状态溶液体系结构模型；

根据所述得到动力学平衡状态溶液体系结构模型计算特性黏数。

在一个可能的设计中，所述对所述聚合物盐水溶液模型盒子进行分子动力学计算，得到动力学平衡状态溶液体系结构模型包括：

使所述聚合物盐水溶液模型盒子处于正则系综下进行退火，获取聚合物盐水溶液模型盒子能量最小结构；

将所述聚合物盐水溶液模型盒子能量最小结构处于等温等压系综下进行动力学计算，获取盒子密度；

将所述盒子密度与所述预设密度进行对比，获取偏差值；

判断所述偏差值是否大于预设阈值；

若否，则将所述聚合物盐水溶液模型盒子能量最小结构处于正则系综下进行动力学计算。