聚丙烯酰胺膠體配注工藝評(píng)價(jià)

范洪娟

大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠

隨著油田開發(fā),干粉聚合物需求量逐年增加,聚丙烯酰胺形成膠體后,還需經(jīng)過造粒、干燥、研磨和篩分等生產(chǎn)環(huán)節(jié),才能形成現(xiàn)場應(yīng)用的聚合物干粉[1].若將聚合物膠體運(yùn)至配制站經(jīng)過粉碎造粒后直接用于配制聚合物溶液,省去造粒以后工序,可降低聚合物生產(chǎn)過程70%的以耗,提高產(chǎn)能20%左右,每噸聚合物采購成本可節(jié)約300多元[2].前期室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)中,相對(duì)分子質(zhì)量為2.5X107的抗鹽聚合物膠體和相對(duì)分子質(zhì)量為1.2X107的中分聚合物膠體,通過粉碎機(jī)粉碎成粒徑為2~4 mm的顆粒后,經(jīng)過2~3 h攪拌(400~600 r/min)后可完全溶解.

1 現(xiàn)場聚合物膠體配注工藝流程

圖1 膠粒直接應(yīng)用技術(shù)的礦場試驗(yàn)流程Fig.1 Mine test flow for colloidal direct application technology

聚合物膠體現(xiàn)場配注試驗(yàn)在大慶油田北東塊的原泡沫驅(qū)試驗(yàn)配制站中進(jìn)行.該站內(nèi)原配備有分散裝置1套、熟化罐4座、轉(zhuǎn)輸泵2套、氨氣回收裝置1臺(tái)、單泵單井注聚泵6臺(tái),新增加聚合物膠體造粒裝置1套.聚合物膠體配制采用圖1中所示的造粒-分散-熟化-外輸短流程工藝.

聚合物膠體配制工藝具有兩個(gè)特點(diǎn):①上料工藝特殊,因?yàn)樵谛螒B(tài)上,與常規(guī)聚合物呈干粉狀不同,聚合物膠體呈膠狀,含有約65%的水分,因此,運(yùn)輸上需要采用密封箱式貨車,上料時(shí)直接傾倒進(jìn)地面設(shè)置的大料箱內(nèi);②需要增加造粒工藝,造粒機(jī)采用大慶煉化公司研制的小型膠體造粒機(jī),要求顆粒粒徑在1~4 mm的范圍內(nèi).

聚合物膠體造粒設(shè)備由料倉、計(jì)量螺桿、膠體粉碎機(jī)和輸料風(fēng)機(jī)組成.聚合物膠條通過汽車運(yùn)輸進(jìn)入料箱,然后通過計(jì)量螺桿泵輸送到膠體粉碎機(jī)中粉碎到要求的粒徑,再通過輸料風(fēng)機(jī)進(jìn)入分散裝置進(jìn)行溶解,到熟化罐中進(jìn)行熟化.與圖2中所示的干粉配注工藝相比,聚合物膠體配注工藝增加了造粒裝置.

圖2 干粉配注流程Fig.2 Flow of dry powder injection and allocation

2 聚合物膠體配制效果評(píng)價(jià)

與常規(guī)的聚合物干粉配注工藝相比,膠體直供試驗(yàn)需要對(duì)新增加的設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià),因此,除了分析常規(guī)的配注站指標(biāo)外,還需要對(duì)造粒設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià),包括能耗、用工成本及造粒設(shè)備的運(yùn)行效果[3].

聚合物膠體現(xiàn)場配注試驗(yàn)于2018年1月開始,采用罐車運(yùn)輸、料倉儲(chǔ)存、自動(dòng)上料工藝,實(shí)現(xiàn)了卸料、造粒、分散、熟化、外輸?shù)纫惑w化自動(dòng)控制.試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行100 d,累計(jì)配注聚合物膠體615.6 t,外輸母液4.5X104m3,每天配注聚合物膠體7 t,外輸母液480 m3/d,達(dá)到設(shè)計(jì)要求.

由圖3中聚合物母液中的聚合物濃度曲線可見,聚合物母液配制濃度誤差控制在±5%之內(nèi),配注精度達(dá)到了要求.

圖3 聚合物母液中的聚合物濃度曲線Fig.3 Polymer concentration curve in polymer mother solution

試驗(yàn)過程中平均每10 d對(duì)粗細(xì)過濾袋進(jìn)行一次開罐檢查和稱重,確定其中截留物的質(zhì)量來評(píng)價(jià)聚合物膠體的分散狀況.發(fā)現(xiàn)聚合物膠體配制溶液中的不溶物多于常規(guī)聚合物干粉配制溶液,其主要原因?yàn)榫酆衔锬z體中含有大量水分,容易聚集成坨,這種聚集體被輸送到分散裝置中后不能完全溶解,因此會(huì)出現(xiàn)大量的不溶物黏團(tuán).

通過對(duì)造粒設(shè)備各部分的運(yùn)行情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)粉碎機(jī)與輸料風(fēng)機(jī)之間由軟管連接,軟管存在褶皺,存在積料的情況,特別是兩次啟機(jī)中間更容易積料,前一次聚集的膠粒又阻擋了下一次的膠粒,從而越聚越多,形成膠粒團(tuán),被輸送進(jìn)分散裝置,不能完全分散,熟化不徹底,造成母液中存在不溶物,被攔截在過濾袋中[4].

聚合物膠體配注試驗(yàn)中釋放出的氨氣為膠體中殘留的少量氨,釋放氨氣的環(huán)節(jié)包括膠體卸料、粉碎、輸送和溶解過程[5].試驗(yàn)中采用的聚合物膠體配注設(shè)備安裝有氨氣吸收裝置,運(yùn)輸過程中采用12 t或9 t載重卡車,卸料過程中箱體直接與膠體粉碎設(shè)備相連,料箱采用封閉式設(shè)計(jì),機(jī)械傾倒,膠體經(jīng)過粉碎后進(jìn)入分散和熟化系統(tǒng),釋放出的氨氣全部經(jīng)過氨氣吸收裝置處理后排放,沒有發(fā)生氨氣泄漏情況[6].

與干粉聚合物配制相比,聚合物膠體配制增加的能耗主要是造粒設(shè)備增加的電能,每配制1 m3的膠體,增加約0.5 kWh的用電量[7],但增加量有限[8].

3 聚合物膠體注入效果評(píng)價(jià)

用聚合物膠體配制的聚合物母液輸往北東塊1-7#注入站進(jìn)行注入.該站2008年9月到2008年11月為空白水驅(qū)階段,2008年12月到2015年10月為注聚階段,實(shí)際采用相對(duì)分子質(zhì)量為2.5X107的高分子量聚合物,清水配制污水稀釋,平均注入速度為0.15 PV/a,平均注入質(zhì)量濃度為1 422 mg/L,聚合物用量為1 265 PV.mg/L;自2015年11月開始進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段.

注入采用一泵多井工藝,試驗(yàn)投產(chǎn)后,15口試驗(yàn)注入井配注940 m3/d,注入強(qiáng)度7.13 m3/(d.m),2018年4月注入壓力從2018年1月的7.8 MPa上升到8.3 MPa,月上升0.1 MPa,沒有出現(xiàn)壓力異常井,從吸水剖面監(jiān)測對(duì)比來看,油層動(dòng)用比例與水驅(qū)持平在82%左右,注入狀況正常,地層沒有出現(xiàn)堵塞情況.

4 結(jié)論及建議

(1)聚合物膠體配注采用造粒-配注-注入工藝,造粒設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),整個(gè)配注系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)配注,聚合物膠體配制基本滿足了注入要求.溶液注入油層順利,沒有出現(xiàn)堵塞情況.

(2)聚合物膠體容易聚集成塊,從而影響配注溶液質(zhì)量,配注設(shè)備需要進(jìn)一步改進(jìn)以減少膠粒聚集.

(3)試驗(yàn)中采用的聚合物膠體配注設(shè)備安裝有氨氣吸收裝置,聚合物膠體在配注過程中釋放出的氨氣部分經(jīng)吸收裝置吸收,建議對(duì)大料箱采取密封設(shè)計(jì),減少卸料時(shí)氨氣的排放.

(4)與干粉聚合物配制相比,聚合物膠體配注增加的能耗不大.