孤島東區(qū)聚合物溶液粘度影響因素與治理對策

畢建梅 韓萍萍

摘要：聚合物驅(qū)技術(shù)是提高原油采收率的主要技術(shù)手段之一，在三次采油中得到了廣泛應(yīng)用。隨著注聚區(qū)塊的不斷擴(kuò)大，注聚方式的不斷發(fā)展，在注聚過程中對粘度的影響因素越來越多，極易導(dǎo)致注入粘度出現(xiàn)大幅波動。只有搞清楚影響因素對粘度的影響程度，降低注入過程中的粘度損失，從而達(dá)到提高注入粘度的目的，確保驅(qū)油效果。

關(guān)鍵詞：聚合物驅(qū)技術(shù)；粘度損失；影響因素；防治對策

0 引言

聚合物驅(qū)油主要是依靠聚合物溶液具有較高的粘度，使驅(qū)替液和地層原油的流度比降低，從而提高驅(qū)替液的波及體積，達(dá)到提高油層采收率的目的。

經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明（表1），聚合物溶液從地面到地下的整個過程中，粘度總損失達(dá)50.07%，在油層中起驅(qū)替作用的有效粘度僅為配制粘度的1/2左右。

1聚合物溶液粘度損失原因分析

聚合物是一種對剪切十分敏感的假塑性流體，聚合物母液粘度極易受多種因素的影響而發(fā)生降解。為了降低注入過程中的粘度損失，讓粘度指標(biāo)保持在較高的指標(biāo)范圍內(nèi)，我們對影響粘度的幾個關(guān)鍵因素進(jìn)行了綜合性分析。

1.1配制過程中粘度損失

實驗室配制標(biāo)準(zhǔn)樣液數(shù)據(jù)顯示，清水配制濃度為1800mg/L聚合物溶液，常溫狀態(tài)（25℃）下標(biāo)準(zhǔn)樣粘度值為： 95～110（mPa·s），地層條件（70℃）下為85～95（mPa·s）。污水配制濃度為1800mg/L聚合物溶液，常溫狀態(tài)（25℃）下標(biāo)準(zhǔn)樣粘度值為： 35～45（mPa·s），地層條件下（70℃）下，為23～30（mPa·s）。

配制水溫對聚合物溶解形成高粘度影響較大，我們進(jìn)行了室內(nèi)試驗，測定了相同聚合物濃度不同溫度下的粘度變化。

水溫低于15℃時，會使得聚合物的水化和溶解變慢，聚合物溶液粘度降低。在15℃左右時達(dá)到最高粘度，此時聚合物分子鏈充分舒張，是聚合物干粉充分溶解最適宜的溫度。溫度高于15℃時聚合物粘度因分子鏈卷曲反而降低。

1.2熟化（攪拌）過程對聚合物溶液的影響

攪拌是聚合物母液熟化過程中不可避免的，而攪拌速度的影響實際上反應(yīng)了剪切速率的影響，因此有必要考慮熟化罐攪拌器的形式和效率對聚合物溶液的影響。

1.2.1攪拌時間對粘度的影響

現(xiàn)場使用JB150-30型雙螺帶螺桿式攪拌器，熟化時間120min，可以使聚合物充分溶解。為此，我們在100r/min的攪拌速度下，不同攪拌時間對1800mg/L聚合物溶液粘度影響進(jìn)行了對比分析。（以下數(shù)據(jù)由熟化罐出口取樣，將濃度稀釋為1800mg/L后測得）

1.2.2攪拌速率對粘度的影響

聚合物溶液熟化過程中的粘度損失，在常溫條件下（25℃），在相同的攪拌時間，不同攪拌速率下，配制1800mg/L聚合物溶液粘度存在很大的差異。

從曲線中看出：聚合物溶液具有很強的速敏性，溶液的粘度隨剪切速率的上升而下降。通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗，熟化罐攪拌器的攪拌速率是影響聚合物溶液配制初始粘度的主要因素。

1.3機械剪切對粘度影響

聚合物溶液對機械剪切比較敏感，聚合物溶液在注入過程中都會遭受剪切而產(chǎn)生降解，特別是在攪拌、外輸、混合注入、調(diào)節(jié)方面的高速剪切降解，使部分高分子鏈被剪切斷裂，發(fā)生機械降解導(dǎo)致溶液粘度大幅度下降。

1.3.1注聚泵對聚合物溶液粘度影響

以熟化罐出口為基準(zhǔn)點，即粘度保留率為100%，采取停注污水單注母液的注入方式，對注聚泵出口、管匯、井口等3個關(guān)鍵點進(jìn)行粘度損失調(diào)查分析。

注聚泵出口粘度保留率為80.33%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《勝利油田三次采油注入質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的90%。產(chǎn)生機械降解的主要原因是：當(dāng)其溶液流動時，所受的機械剪切應(yīng)力增大至足以使聚丙烯酰胺分子鏈斷裂，產(chǎn)生機械降解。

1.3.2注聚管匯對聚合物溶液粘度影響

注聚管匯中主要的部位是靜態(tài)混合器，其作用是將高濃度聚合物母液與污水混合稀釋成目的濃度的聚合物溶液。

從現(xiàn)場使用情況看，表現(xiàn)為站內(nèi)濃度、粘度值低于設(shè)計要求，而井口濃度、粘度值則可以達(dá)到設(shè)計要求。這說明聚合物母液與污水在通過靜態(tài)混合器后沒有達(dá)到充分混合，而是從注人站到井口的注人管線中，依靠管線的混合作用，達(dá)到均勻混合。

在管線長度相近，管徑相同，同時投產(chǎn)使用年限相同的情況下，粘損率相差很大。粘度損失超過20%的注聚井口流程為單流閥式直角流程，相對于圓角流程溶液粘度剪切大，粘度損失大。

其產(chǎn)生機械降解的主要原因是：

（1）高速剪切和拉伸作用使聚合物溶液通過管線焊接點粗慥的位置和直角焊接的井口支流程時受到剪切和拉伸，分子鏈斷裂，致使粘度降低，粘損增大。

（2）管線、閥門堵塞和結(jié)垢造成管道不通，流動受阻，形成剪切降粘。為了了解管線和閥門對聚合物溶液的影響程度，從現(xiàn)場截取一段管線，拆取井口閥門調(diào)查其內(nèi)部結(jié)垢情況，結(jié)垢嚴(yán)重，很大程度上導(dǎo)致粘度降解。

綜上所述：常規(guī)配注過程中在聚合物溶液的配制水溫、攪拌速度、注聚泵、靜態(tài)混合器、管線及井口流程等主要環(huán)節(jié)，溶液的黏度損失較大。

2治理對策

2.1改進(jìn)井口流程，降低機械剪切

井口來水閥門為高壓閘板閥，其內(nèi)部光滑度不夠，易結(jié)垢，堵塞液體流通通道。再者就是直角焊接的井口支流程為單流閥式流程，對聚合物溶液存在剪切作用。

（1）將直角焊接的井口支流程改進(jìn)為圓角井口流程以降低粘度損失。

（2）簡化井口流程，由原來7閥式井口改進(jìn)為6閥式注聚井口，降低一級閥門剪切。

2.2優(yōu)化攪拌速度，減少粘度損失

攪拌是母液配制和注入過程中不可避免的，攪拌速率對聚合物母液剪切較大，攪拌速度越大，溶液的粘度下降越大。攪拌速率從100轉(zhuǎn)/分降為60轉(zhuǎn)/分，檢測發(fā)現(xiàn)溶解熟化質(zhì)量不受影響，但熟化結(jié)束后粘度損失率相對降低20%，通過改變攪拌速度，可減小粘度損失。

2.3確定合理的清水溫度，提高母液配制質(zhì)量

清水溫度為15℃時是聚合物干粉充分溶解最適宜的溫度，此時粘度最高。我們將清水罐污水預(yù)熱系統(tǒng)采取冬季使用，其它三季度停用的措施，并將其作為各班組強制性指令執(zhí)行。

目前，在不改變現(xiàn)有配注工藝和設(shè)備性能的前提下，都難以降低各部分的粘度損失，但可以通過優(yōu)化攪拌時間，降低攪拌速率，改進(jìn)井口流程，優(yōu)化分散裝置運行參數(shù)以及合理現(xiàn)場管理措施等來實現(xiàn)降低粘損，提高粘度保留率的目的。

3結(jié)束語

保持聚合物溶液的粘度是搞好聚合物驅(qū)的根本，通過對粘度影響因素的分析，明確了方向，減少了影響溶液粘度的因素，最大限度的降低了各種不利因素對聚合物溶液粘度的影響程度，有效的提高了注入液的粘度，保證了聚驅(qū)質(zhì)量。

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