孤岛东区聚合物溶液粘度影响因素与治理对策

毕建梅 韩萍萍

摘要：聚合物驱技术是提高原油采收率的主要技术手段之一，在三次采油中得到了广泛应用。随着注聚区块的不断扩大，注聚方式的不断发展，在注聚过程中对粘度的影响因素越来越多，极易导致注入粘度出现大幅波动。只有搞清楚影响因素对粘度的影响程度，降低注入过程中的粘度损失，从而达到提高注入粘度的目的，确保驱油效果。

关键词：聚合物驱技术；粘度损失；影响因素；防治对策

0 引言

聚合物驱油主要是依靠聚合物溶液具有较高的粘度，使驱替液和地层原油的流度比降低，从而提高驱替液的波及体积，达到提高油层采收率的目的。

经现场监测结果表明（表1），聚合物溶液从地面到地下的整个过程中，粘度总损失达50.07%，在油层中起驱替作用的有效粘度仅为配制粘度的1/2左右。

1聚合物溶液粘度损失原因分析

聚合物是一种对剪切十分敏感的假塑性流体，聚合物母液粘度极易受多种因素的影响而发生降解。为了降低注入过程中的粘度损失，让粘度指标保持在较高的指标范围内，我们对影响粘度的几个关键因素进行了综合性分析。

1.1配制过程中粘度损失

实验室配制标准样液数据显示，清水配制浓度为1800mg/L聚合物溶液，常温状态（25℃）下标准样粘度值为： 95～110（mPa·s），地层条件（70℃）下为85～95（mPa·s）。污水配制浓度为1800mg/L聚合物溶液，常温状态（25℃）下标准样粘度值为： 35～45（mPa·s），地层条件下（70℃）下，为23～30（mPa·s）。

配制水温对聚合物溶解形成高粘度影响较大，我们进行了室内试验，测定了相同聚合物浓度不同温度下的粘度变化。

水温低于15℃时，会使得聚合物的水化和溶解变慢，聚合物溶液粘度降低。在15℃左右时达到最高粘度，此时聚合物分子链充分舒张，是聚合物干粉充分溶解最适宜的温度。温度高于15℃时聚合物粘度因分子链卷曲反而降低。

1.2熟化（搅拌）过程对聚合物溶液的影响

搅拌是聚合物母液熟化过程中不可避免的，而搅拌速度的影响实际上反应了剪切速率的影响，因此有必要考虑熟化罐搅拌器的形式和效率对聚合物溶液的影响。

1.2.1搅拌时间对粘度的影响

现场使用JB150-30型双螺带螺杆式搅拌器，熟化时间120min，可以使聚合物充分溶解。为此，我们在100r/min的搅拌速度下，不同搅拌时间对1800mg/L聚合物溶液粘度影响进行了对比分析。（以下数据由熟化罐出口取样，将浓度稀释为1800mg/L后测得）

1.2.2搅拌速率对粘度的影响

聚合物溶液熟化过程中的粘度损失，在常温条件下（25℃），在相同的搅拌时间，不同搅拌速率下，配制1800mg/L聚合物溶液粘度存在很大的差异。

从曲线中看出：聚合物溶液具有很强的速敏性，溶液的粘度随剪切速率的上升而下降。通过室内试验和现场试验，熟化罐搅拌器的搅拌速率是影响聚合物溶液配制初始粘度的主要因素。

1.3机械剪切对粘度影响

聚合物溶液对机械剪切比较敏感，聚合物溶液在注入过程中都会遭受剪切而产生降解，特别是在搅拌、外输、混合注入、调节方面的高速剪切降解，使部分高分子链被剪切断裂，发生机械降解导致溶液粘度大幅度下降。

1.3.1注聚泵对聚合物溶液粘度影响

以熟化罐出口为基准点，即粘度保留率为100%，采取停注污水单注母液的注入方式，对注聚泵出口、管汇、井口等3个关键点进行粘度损失调查分析。

注聚泵出口粘度保留率為80.33%，远远低于《胜利油田三次采油注入质量标准》规定的90%。产生机械降解的主要原因是：当其溶液流动时，所受的机械剪切应力增大至足以使聚丙烯酰胺分子链断裂，产生机械降解。

1.3.2注聚管汇对聚合物溶液粘度影响

注聚管汇中主要的部位是静态混合器，其作用是将高浓度聚合物母液与污水混合稀释成目的浓度的聚合物溶液。

从现场使用情况看，表现为站内浓度、粘度值低于设计要求，而井口浓度、粘度值则可以达到设计要求。这说明聚合物母液与污水在通过静态混合器后没有达到充分混合，而是从注人站到井口的注人管线中，依靠管线的混合作用，达到均匀混合。

在管线长度相近，管径相同，同时投产使用年限相同的情况下，粘损率相差很大。粘度损失超过20%的注聚井口流程为单流阀式直角流程，相对于圆角流程溶液粘度剪切大，粘度损失大。

其产生机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过管线焊接点粗慥的位置和直角焊接的井口支流程时受到剪切和拉伸，分子链断裂，致使粘度降低，粘损增大。

（2）管线、阀门堵塞和结垢造成管道不通，流动受阻，形成剪切降粘。为了了解管线和阀门对聚合物溶液的影响程度，从现场截取一段管线，拆取井口阀门调查其内部结垢情况，结垢严重，很大程度上导致粘度降解。

综上所述：常规配注过程中在聚合物溶液的配制水温、搅拌速度、注聚泵、静态混合器、管线及井口流程等主要环节，溶液的黏度损失较大。

2治理对策

2.1改进井口流程，降低机械剪切

井口来水阀门为高压闸板阀，其内部光滑度不够，易结垢，堵塞液体流通通道。再者就是直角焊接的井口支流程为单流阀式流程，对聚合物溶液存在剪切作用。

（1）将直角焊接的井口支流程改进为圆角井口流程以降低粘度损失。

（2）简化井口流程，由原来7阀式井口改进为6阀式注聚井口，降低一级阀门剪切。

2.2优化搅拌速度，减少粘度损失

搅拌是母液配制和注入过程中不可避免的，搅拌速率对聚合物母液剪切较大，搅拌速度越大，溶液的粘度下降越大。搅拌速率从100转/分降为60转/分，检测发现溶解熟化质量不受影响，但熟化结束后粘度损失率相对降低20%，通过改变搅拌速度，可减小粘度损失。

2.3确定合理的清水温度，提高母液配制质量

清水温度为15℃时是聚合物干粉充分溶解最适宜的温度，此时粘度最高。我们将清水罐污水预热系统采取冬季使用，其它三季度停用的措施，并将其作为各班组强制性指令执行。

目前，在不改变现有配注工艺和设备性能的前提下，都难以降低各部分的粘度损失，但可以通过优化搅拌时间，降低搅拌速率，改进井口流程，优化分散装置运行参数以及合理现场管理措施等来实现降低粘损，提高粘度保留率的目的。

3结束语

保持聚合物溶液的粘度是搞好聚合物驱的根本，通过对粘度影响因素的分析，明确了方向，减少了影响溶液粘度的因素，最大限度的降低了各种不利因素对聚合物溶液粘度的影响程度，有效的提高了注入液的粘度，保证了聚驱质量。

参考文献：

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