聚驅(qū)配注工藝粘損分析方法研究

張世東

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院,黑龍江大慶163453)

聚驅(qū)配注工藝粘損分析方法研究

張世東

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院,黑龍江大慶163453)

對聚合物粘度損失規(guī)律的認識,有利于采取各種技術(shù)措施降低粘度損失,提高溶液配注質(zhì)量,確保聚合物驅(qū)油效果。通過對大慶油田采油六廠影響粘損分析的因素進行研究,初步總結(jié)出了粘損調(diào)查的分析方法:通過采用可移動的撬裝調(diào)剖裝置和對井口多次連續(xù)取平行樣采取濃粘度的對比修正法,分析化驗時采用測量范圍相對較大的RVDV-Ⅱ+P型號的粘度計進行粘度檢測等方法,大大提高了調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性。

聚合物溶液;注入工藝;粘損分析;方法

為摸清注聚過程中聚合物粘度損失的規(guī)律,大慶油田第六采油廠對聚合物注入粘度損失情況進行了普查。其間共計調(diào)查了兩個注聚區(qū)塊的13座注入站的粘損情況,兩輪普查共計調(diào)查438口井,共取樣1290樣次。

第一輪的調(diào)查只分析對比井口樣的粘度損失情況(即井口樣的粘度與儲罐稀釋樣的粘度進行粘損對比),本輪共計調(diào)查231口注入井,取樣261樣次,其中有30樣次的井口樣粘度波動較大,占取樣比例的11.49%,高于儲罐和泵出口的粘度,粘損為負值。井口的粘度低于儲罐的231樣次的調(diào)查結(jié)果顯示:粘度損失小于10%的井有81口,占檢查井的35.0%;粘度損失在10%～20%之間的井有30口,占檢查井的13.0%;粘度損失在20%～30%之間的井有29口,占檢查井的12.6%;粘度損失大于30%的井有91口,占檢查井的39.4%。

在第一輪的普查過程中發(fā)現(xiàn)存在大量的干擾因素影響著分析結(jié)果。因此,我們對存在的干擾因素進行分析,初步總結(jié)出了一套粘損調(diào)查的分析方法。

1 影響粘損分析的因素

聚合物溶液從儲罐到井口,每個產(chǎn)生粘損的點都有可能引入系統(tǒng)誤差,這給準確客觀的分析粘損結(jié)果帶來很多困難,影響粘損分析結(jié)果的因素主要有以下幾方面。

1.1 母液不均勻造成粘度差異大

喇南二號配制站共有分散系統(tǒng)3套,熟化罐12座:1#分散系統(tǒng)為1#～5#熟化罐配制聚合物母液,2#、3#分散系統(tǒng)為6#～12#熟化罐配制聚合物母液,熟化罐熟化時間均為240min,已經(jīng)達到生產(chǎn)極限。在熟化罐化驗取樣過程中,發(fā)現(xiàn)熟化罐聚合物母液樣品中存在粘團,在化驗檢測過程中發(fā)現(xiàn)所取樣品混合不均,粘度差別較大:相同熟化罐不同液位之間母液粘度差別在6～9mPa·s;不同熟化罐之間母液的濃度差別造成聚合物粘度相差10mPa·s左右,而南中西各注入站的儲罐不同液位之間濃度相差在200～900mg/L之間,而粘度相差則在8～17mPa·s,并且不同注入站之間儲罐的母液濃度不盡相同[2]。

由于熟化罐中母液不均勻,這就使得在取樣過程中母液不能保證一致,給分析帶來較大的干擾誤差。

1.2 污水的曝氧程度影響聚合物的粘度

污水中有許多微生物細菌,這些細菌的存在能導(dǎo)致聚合物的降解,污水通過曝氧后,能有效地減少水中的活菌數(shù)量,降低聚合物的化學(xué)降解。因此,污水中的含氧量直接影響到殺菌效果。有時污水暴氧不充分直接導(dǎo)致井口樣的粘度低。而所調(diào)查的注入站大多是污水注入站,因此污水的曝氧程度直接影響到分析結(jié)果的準確程度[1]。

站上的污水中含氧量在0.5mg/L以上時,污水直接稀釋與充分振蕩后稀釋的聚合物溶液粘度差值不大。而水中含氧量低于0.4mg/L時,污水直接稀釋與充分振蕩后稀釋的聚合物溶液粘度差值在5mPa·s以上 ,見表 1。

表1 污水曝氧前后聚合物溶液粘度數(shù)據(jù)

1.3 配注液混合不均勻引起井口粘度波動大

配注液混合不均勻引起井口粘度波動較大。通過對北西塊117口井,390樣次中,有31樣次的粘度高于儲罐粘度,粘損為負值,有10樣次粘損大于60%。較正常的349樣次的粘損分析統(tǒng)計得出:北西塊地區(qū)粘度損失大于20%的占總?cè)訑?shù)的12.9%。主要由于聚合物溶液通過靜態(tài)混合器到井口的溶液混合不均勻。其中4#-5#、4#-6#注入站均為聚驅(qū)污水混注站,兩站方案設(shè)計為井口濃度1 520mg/L,井口的聚合物粘度要大于100mPa·s。,由于方案設(shè)計的粘度較高,并且聚合物采用母液濃度為6 100mg/L,分子量為3500萬高分抗鹽聚合物。因配制站生產(chǎn)能力限制,熟化時間僅為180 min,母液熟化效果不好,雖然在閥組處安裝了靜態(tài)混合器,但改善聚合物溶液的混合效果仍不明顯,對粘度損失的分析容易產(chǎn)生誤差。

其中降解率超過20%的9口井14個樣品中,有8口井(取樣數(shù)11個)管線長度只有700m左右,由于管線短,聚合物溶液混合不均勻,對粘損分析結(jié)果容易產(chǎn)生誤差。

1.4 高粘度聚合物溶液粘損分析方法的不適應(yīng)

隨著三采技術(shù)的發(fā)展,高粘度聚合物溶液也應(yīng)用到現(xiàn)場試驗中,粘度一般都在100mPa·s以上?，F(xiàn)場使用的LVDV-Ⅱ+Pro型粘度計的UL轉(zhuǎn)子適用于測量粘度在0～100mPa·s之間的溶液,而粘度在100～1 000mPa·s之間的溶液要改用LV2轉(zhuǎn)子測量,在從UL轉(zhuǎn)子改變成LV2轉(zhuǎn)子測量時,改變了轉(zhuǎn)數(shù),相應(yīng)的剪切速率測量值也發(fā)生變化,因此粘度在100mPa·s左右時,兩種轉(zhuǎn)子的測量結(jié)果相差很大,給粘損分析帶來了很大的誤差。并且在用LV2轉(zhuǎn)子時外界因素對其影響很大,如溫度、氣泡等影響了測量的準確性。

2 粘損調(diào)查分析方法研究

為了客觀真實地掌握粘損情況,消除各環(huán)節(jié)對粘損分析的干擾因素,我們開展了粘損調(diào)查分析方法的相關(guān)研究。

2.1 降低母液濃度延長熟化時間

由于兩個區(qū)塊的聚合物都采用的高分子量聚合物,母液濃度都在6 000mg/L以上,熟化時間在180～240min之間,在熟化時間內(nèi)高分子量的聚合物溶解不好,熟化罐聚合物母液樣品中粘團的存在,直接影響到化驗結(jié)果的準確。因此,為了消除聚合物母液不均勻的影響,在粘損調(diào)查后期,我們在5-4#注入站利用可移動撬裝調(diào)剖裝置,把喇南二號配制站輸送來的6 500mg/L母液在撬裝調(diào)剖裝置中稀釋成濃度為5 000mg/L母液,在稀釋過程中連續(xù)攪拌13個小時以上,保證母液的均勻性,通過對儲罐連續(xù)取樣,不同液位間的粘度偏差降低至2～3 mPa·s。同時,儲罐、泵出口、流量調(diào)節(jié)器、井口取樣點的人員按照一定的時間間隔進行取樣,以保證取得的樣品有同一性(通過流量和流速算得到達每個取樣點時間間隔)。

2.2 快速稀釋母液降低曝氧差異

由于聚合物的化學(xué)降解是瞬間引起的,水中厭氧菌一旦與氧氣接觸后,會快速死亡時,因此聚合物初步混合時,時間要短。為了降低儲罐與井口樣品曝氧程度的差異,我們采用試劑瓶密閉取水,快速搖晃后再用立式攪拌器攪拌的方式來稀釋樣品,以達到降低由于曝氧程度所引起的粘度差異,數(shù)據(jù)差異見表2。

表2 快速稀釋法與充分曝氧粘損對比

2.3 井口多次重復(fù)取樣采取濃粘度的對比修正法

由于聚合物的粘度與濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,而濃度的差別直接導(dǎo)致了粘度的波動。針對井口的粘度波動,我們采取多次重復(fù)的平行連續(xù)取樣,并且取樣體積盡量達到取樣器體積的3/4,然后用立式攪拌器在轉(zhuǎn)速為200r/min的條件下攪拌20 min,以保證混合均勻,然后分別做出每個樣品濃度和粘度,與儲罐的濃粘曲線相對比,可以較好地對濃度差異引起的粘度誤差進行修正。

通過增加取樣次數(shù)和加入濃度修正的濃粘度的對比修正法可以較客觀地反映注入過程中粘損的真實情況,分析結(jié)果見表3。

表3 濃粘對比修正法粘損計算結(jié)果

2.4 改進粘度檢測方法

粘損調(diào)查中有些單井注入濃度2 000mg/L,其注入粘度一般都在100mPa·s以上,目前使用的LVDV-Ⅱ+Pro型粘度計的UL轉(zhuǎn)子適用于測量粘度0～100mPa·s之間的溶液,而粘度在(100～1000)mPa·s之間的溶液要改用LV2轉(zhuǎn)子測量,因此粘度在100mPa·s左右時,兩種轉(zhuǎn)子的測量結(jié)果相差很大。通過對內(nèi)部測量紐絲和測量程序改進的RVDV-Ⅱ+P型號的粘度計用UL轉(zhuǎn)子就能夠測量粘度在0～1 000mPa·s之間的溶液,較好地銜接了原有的LVDV-Ⅱ+Pro型粘度計測量誤差較大區(qū)域,并克服了溫度、氣泡等外界因素所帶來的影響。

兩種型號的粘度計在粘度為100mPa·s時的測量值比較接近。而LVDV-Ⅱ+Pro型粘度計在更換轉(zhuǎn)子型號時,測量的粘度差值較大。

3 粘損調(diào)查分析方法的應(yīng)用

我們將總結(jié)出的分析方法應(yīng)用到了粘損的第二輪調(diào)查中:采用撬裝調(diào)剖裝置延長熟化時間,對井口取樣點多次平行取樣,采用濃粘度對比修正等措施。調(diào)查結(jié)果顯示如表4。

粘損分析方法的應(yīng)用使粘損調(diào)查結(jié)果更貼近客觀實際,大大的提高了分析數(shù)據(jù)的準確性。

表4 改進分析方法后粘損對比

4 幾點認識

(1)在對聚合物溶液進行粘損調(diào)查時,應(yīng)盡量保證母液溶解均勻。

(2)粘度對比時應(yīng)降低母液稀釋與井口樣間的曝氧差異。

(3)井口取樣點要重復(fù)連續(xù)地多取平行樣,采取濃粘度對比修正法可以比較客觀的反映粘損的真實情況。

(4)對于粘度較高的樣品應(yīng)采用RVDV-Ⅱ型粘度計進行分析化驗。

[1]雷巧會,田根林,鄭德溫,等.聚合物粘度剪切損失與恢復(fù)的研究[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),1997,12(6):36-38

[2]侯偉華.配制注入系統(tǒng)粘損分析研究[J].油氣田地面工程,2006,25(5):5-6

[3]倪玲英,李成華.聚合物降黏現(xiàn)場測試調(diào)研分析[J].斷塊油氣田,2008,15(1):111-113

編輯:李金華

TE357

A

1673-8217(2010)02-0118-03

2009-10-20

張世東,工程師,1977年生,2000年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)工程專業(yè),現(xiàn)從事油田化學(xué)室堵水項目研究工作。