聚表剂与聚合物的特性差异研究

董　燕　大庆油田工程有限公司

聚表剂与聚合物的特性差异研究

董燕
大庆油田工程有限公司

大庆油田进行了聚表剂驱油的现场试验，取得了一定的效果。针对油田应用的聚表剂（A/BⅢ型）和聚合物，开展了其物料特性、溶解特性、流变特性等方面的研究，结果表明聚表剂和聚合物之间存在较大的差异，明确了聚表剂（A/BⅢ型）和聚合物（2 500万相对分子质量）之间的差异。依据实验结果，可正确评价已建聚合物配注工艺的适应性，从而确定已建聚合区配注工艺设施是否需要改造以及改造的措施，最大限度地利用已建设施，降低工程建设投资。

聚表剂；聚合物；黏度；溶解；温度

1　聚表剂和聚合物粉体的特性

聚表剂是一种用于提高采收率的高分子化合物。聚合物合成过程中，在聚合物分子结构中引入带有表面活性的基团，生成了具有表面活性功能的聚合物，简称聚表剂［1］。

1.1粒度分布

对不同型号的聚表剂（AⅢ型、BⅢ型）与2 500万相对分子质量聚合物，用AS200 control“g”筛分仪筛分了100 g干粉中不同粒度直径聚合物并称其质量，确定了聚表剂粒度分布规律。

试验结果：聚表剂粒径大部分都在106～1000μm之间，粒径中值为250 μm。

聚合物（相对分子质量：2 500万）粒径大多数在106～1 000 μm之间，有5.78%大于1 000 μm，粒径中值为250 μm。聚表剂干粉的小粒径所占的比例高于聚合物，会影响分散装置供料器的聚表剂干粉计量准确度。

1.2综合特性

用粉体综合特性测试仪对聚表剂（A/BⅢ型）和聚合物进行了综合测试，结果见表1。

由表1数据可知：聚表剂的松散密度均比聚合物小18.41%，振实密度小16.6%，说明单位容积内聚表剂粉体要比聚合物重量轻，同样容积的聚合物干粉储罐储存聚表剂时，储存量会降低约15%；聚表剂分散度比聚合物小6倍，说明聚表剂比聚合物更易结团成块，从而堵塞下料器；聚表剂的崩溃角41°远大于聚合物的崩溃角25°，说明聚表剂料罐罐底的倾角要必须大于聚合物的储罐，否则就会影响料管的有效容积。

表1　聚表剂和聚合物粉体综合性质

2　聚表剂和聚合物的溶解特性

配制聚表剂溶液一般用清水或深度处理污水两种水质［2］。在大庆油田，四季的清水温度在5～20℃，深度处理污水温度在20～35℃。

根据现场聚表剂溶液配制条件，在室内将聚表剂和聚合物干粉在5～35℃温度下用清水和深度处理污水分别配制浓度为1 000～7 000 mg/L的溶液，用布氏黏度计检测其黏度。当溶液黏度恒定时，即溶解过程出现平台时，所需搅拌时间即为聚表剂（或聚合物）的溶解时间，由此可以直接检测聚表剂（或聚合物）的溶解速度。

试验结果如下：

（1） 相同温度条件下，（A/BⅢ型聚表剂）溶液浓度越高，溶解速度越慢，但熟化时间都在120min之内。

（2）污水配制的3种溶液黏度均低于清水配制的溶液黏度。

（3）3种粉体溶解速度随温度的升高而越易溶解。

3　聚表剂和聚合物溶液的流变特性

用清水或深度处理污水分别配制1000～7000mg/L的AⅢ型、BⅢ型聚表剂溶液和聚合物溶液，用RS-150流变仪测定了所配溶液在5～30℃的流变特性。

试验结果如下：

（1）聚表剂溶液黏度对温度敏感性不强。相同浓度下，温度对聚表剂溶液（Ⅲ型）和聚合物溶液的黏度影响不大。

（2）聚表剂溶液的黏度具有剪切稀释性，呈指数曲线下降。由图1和图2可以看出，在同一温度（25℃）条件下随着剪切速率的增大，聚合物溶液的黏度具有剪切稀释性，随指数曲线下降。

图1　聚表剂溶液剪切速率与黏度关系曲线

（3）聚表剂溶液的稠度系数大于聚合物溶液。采用RS-150流变仪对试验数据回归处理后，得到了不同浓度聚表剂溶液的流变参数，从流变方程（幂律方程τ=K·Drn）的类型可以看出，聚表剂溶液与目前常用的中高分子量聚合物溶液一样，可用同一种流体模型的流变方程来描述其流变特征，确定聚表剂溶液属于幂律流体。

图2　聚合物溶液剪切速率与黏度关系曲线

4　结论

（1）聚表剂干粉的小粒径所占的比例高于聚合物。

（2）利用已建聚合物的配制工艺设备，聚表剂熟化时间在120 min之内。

（3）聚表剂溶液属于幂律流体。

［1］李杰训.聚合物驱油地面工程技术［M］.北京：石油工业出版社，2008：28-30。

［2］赵利.聚表剂的性能研究［D］.大庆：大庆石油学院，2010：6.

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.013

2015-02-03