聚合物配制系統(tǒng)聚合物粘損影響因素分析

穆永斌

【摘 要】本文主要研究了配制站配制聚合物母液的地面工藝流程對(duì)聚合物母液粘度的影響因素分析，從熟化、過濾、外輸及母液管線幾方面分別進(jìn)行分析研究，并針對(duì)這些因素制定相應(yīng)的措施、辦法，從而嚴(yán)格控制聚合物配制站聚合物母液粘度指標(biāo)在規(guī)定范圍內(nèi)波動(dòng)，為注入站提供符合地質(zhì)方案要求的聚合物母液。

【關(guān)鍵詞】聚合物驅(qū) 熟化系統(tǒng) 粘度損失

聚合物驅(qū)油在喇嘛甸油田已經(jīng)大規(guī)模推廣，為了保證聚合物驅(qū)油效果，在聚合物溶液配注過程中就要注重粘度損失的研究。目前大慶油田所采用的配注工藝中產(chǎn)生粘損的主要有熟化系統(tǒng)、外輸系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、注入泵、流量調(diào)節(jié)器、靜態(tài)混合器、管線等七個(gè)環(huán)節(jié)。配注系統(tǒng)中的機(jī)械、化學(xué)和生物降解因素對(duì)溶液的粘度均有影響。聚合物溶液配注時(shí)，在攪拌過程和輸送過程中，會(huì)發(fā)生一定的機(jī)械降解；由于水中氧和鐵的存在，使聚合物發(fā)生化學(xué)降解；由于配注系統(tǒng)中各種細(xì)菌的存在，也會(huì)產(chǎn)生生物降解，從而使粘度降低。本文主要從熟化過濾、外輸及母液管線幾方面進(jìn)行研究分析。

1熟化系統(tǒng)對(duì)聚合物母液粘損的研究

熟化就是聚合物干粉與水的混合液經(jīng)攪拌、溶脹至完全溶解，溶液粘度達(dá)到穩(wěn)定的過程。為了檢驗(yàn)熟化罐內(nèi)部母液的均勻程度，在統(tǒng)計(jì)熟化罐不同液位的粘度值，結(jié)果表明，熟化罐內(nèi)聚合物母液與標(biāo)準(zhǔn)樣粘度具有一定差別，最大相差達(dá)6.9%，而且相同熟化罐不同液位之間粘度也存在一定差別，影響粘損分析。

在聚合物驅(qū)油地面工藝規(guī)定的90min熟化時(shí)間內(nèi)，很難將2500萬分子量的聚合物干粉完全熟化為均勻的溶液，罐內(nèi)下部的母液粘度偏高，這樣就對(duì)聚合物地面配注工藝產(chǎn)生不良影響，不利于生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)行。原因是：攪拌熟化效果不好，造成聚合物溶液中粘團(tuán)較多，導(dǎo)致后續(xù)的過濾工藝負(fù)荷增加，過濾袋的使用周期縮短，因此要適當(dāng)加強(qiáng)熟化時(shí)間，以提高母液熟化效果。

螺旋推進(jìn)式攪拌器以具有一定螺距的螺旋片焊接在軸上制成，相對(duì)于葉片式攪拌器增大了漿葉旋轉(zhuǎn)時(shí)的波及體積，攪拌效果增加。但由于其仍是以軸向攪拌為主，攪拌也無法波及整個(gè)液體，混合效果也不是特別理想。

雙螺帶螺桿攪拌器在工業(yè)雙螺帶螺桿槳的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，加設(shè)五層平槳，這些平槳除了對(duì)雙螺帶起支撐作用外，更重要的是加強(qiáng)了流場的徑向流動(dòng)，增強(qiáng)了流體的湍動(dòng)程度，使其更有利于均勻熟化。雙螺帶螺桿攪拌器產(chǎn)生的粘損相對(duì)較小。

2外輸系統(tǒng)粘損分析

為了了解外輸泵的粘度損失因素，分別統(tǒng)計(jì)了各配制站聚合物母液在不同外輸泵類型、不同分子量的粘損情況。

對(duì)單螺桿泵進(jìn)出口進(jìn)行取樣分析，單螺桿泵對(duì)聚合物粘度的影響較小，分子量是1900萬的聚合物平均粘度損失為1.65%，分子量是2500萬的聚合物平均粘度損失為2.12%。在這一過程中聚合物分子量對(duì)粘度損失的影響相對(duì)較大，2500萬的聚合物平均粘損比1900萬的聚合物平均粘度要高出0.45個(gè)百分點(diǎn)。

對(duì)雙螺桿泵進(jìn)出口取樣進(jìn)行粘損分析，得出雙螺桿泵的平均粘度損失為3.99%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，外輸系統(tǒng)產(chǎn)生的粘度損失分子量越小，粘損相對(duì)越小，分子量相同時(shí)單螺桿泵的粘損小于雙螺桿泵，單螺桿泵平均粘損比雙螺桿泵低1.87個(gè)百分點(diǎn)。

3過濾系統(tǒng)粘損分析

過濾系統(tǒng)中使用的是柔性濾袋，其特點(diǎn)為易于清洗，價(jià)格相對(duì)便宜。過濾系統(tǒng)按濾袋過濾精度的不同分為聚合物母液粗過濾器和精過濾器兩種，主要區(qū)別在于使用不同密度的濾袋，得到不同的過濾精度。從過濾機(jī)理看，聚合物溶液的熟化效果，機(jī)械降解、濾袋的使用壽命和不同分子量的聚合物溶液，這些因素都影響著過濾器的壓差，進(jìn)而對(duì)粘損產(chǎn)生影響，過濾器產(chǎn)生粘損的數(shù)值大小主要與過濾器前后壓差有關(guān)，當(dāng)進(jìn)、出口壓差不超過0.1MPa時(shí)，產(chǎn)生的粘損一般在3%以內(nèi)。

濾袋使用時(shí)間過長，會(huì)發(fā)生堵塞、細(xì)菌生長等導(dǎo)致了聚合物溶液粘損增大，因此應(yīng)定期強(qiáng)制更換。從粘損數(shù)據(jù)分析，粗過濾器在更換之后，從5到10天左右，粘損有一個(gè)下降的趨勢(shì)，第15天時(shí)達(dá)到最小值，之后迅速增大，但平均粘損不大，控制在2%以內(nèi)。而精過濾器在更換濾袋5到10天時(shí)，粘損有所增加，但幅度不大；20天時(shí)下降到最小值，同等分子量的方案濃度小的變化趨勢(shì)大，20天之后緩慢上升。

4母液管線對(duì)聚合物母液粘損的研究

聚合物溶液從配制站內(nèi)輸送到注入站的母液管線過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的粘損。相同使用年限的母液管線，長度越長，聚合物母液平均粘損越大。

相同長度范圍的母液外輸管線，時(shí)間越長，平均粘損越大。

聚丙烯酰胺可以作為細(xì)菌的營養(yǎng)物，有利于鐵細(xì)菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌等細(xì)菌的繁殖。硫酸鹽還原菌在繁殖過程中，會(huì)產(chǎn)生還原性很強(qiáng)的S2-及一些游離的還原性基團(tuán)，這些物質(zhì)會(huì)破壞聚合物結(jié)構(gòu)使鏈分解，從而使聚合物粘度下降。鐵細(xì)菌會(huì)對(duì)碳鋼管線中涂層破損處產(chǎn)生腐蝕，生成Fe離子。在有氧條件下，鐵離子會(huì)對(duì)聚合物溶液產(chǎn)生化學(xué)降解，使聚合物溶液粘度下降。

通過對(duì)注入站各節(jié)點(diǎn)粘損的評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，各節(jié)點(diǎn)粘損差異較大，且節(jié)點(diǎn)存在部分負(fù)粘損不符合實(shí)際的狀況，分析原因初步認(rèn)為聚合物混合不均，取樣方式方法和母液的熟化狀況導(dǎo)致粘損出現(xiàn)負(fù)值。

幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

熟化系統(tǒng)雙螺帶型攪拌器攪拌效果最好，螺旋推進(jìn)式其次，雙葉片式攪拌器效果較差，目前熟化系統(tǒng)熟化母液還不均勻。

在外輸系統(tǒng)產(chǎn)生的粘損中，單螺桿粘損低于雙螺桿泵粘損，單螺桿泵平均粘損比雙螺桿泵低1.87個(gè)百分點(diǎn)。

粗濾袋應(yīng)20天更換一次，精濾袋應(yīng)40天更換一次，粗、精過濾器平均粘損為2.77%。在更換周期內(nèi)，如果由于藥品的質(zhì)量等其它原因，造成濾袋刺漏或堵塞，過濾器壓差會(huì)突然上升或下降，因此，可以根據(jù)壓差進(jìn)行更換，過濾器進(jìn)出口壓差在±0.3MPa以內(nèi)，超過此壓力時(shí)及時(shí)更換。

相同使用年限的母液管線，長度越長，聚合物母液平均粘損越大，相同長度范圍的母液外輸管線，時(shí)間越長，平均粘損越大

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