聚合物配制系統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行分析研究，并針對這些因素制定相應的措施、辦法，從而嚴格控制聚合物配制站聚合物母液粘度指標在規定范圍內波動，為注入站提供符合地質方案要求的聚合物母液。

【關鍵詞】聚合物驅 熟化系統 粘度損失

聚合物驅油在喇嘛甸油田已經大規模推廣，為了保證聚合物驅油效果，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生粘損的主要有熟化系統、外輸系統、過濾系統、注入泵、流量調節器、靜態混合器、管線等七個環節。配注系統中的機械、化學和生物降解因素對溶液的粘度均有影響。聚合物溶液配注時，在攪拌過程和輸送過程中，會發生一定的機械降解；由于水中氧和鐵的存在，使聚合物發生化學降解；由于配注系統中各種細菌的存在，也會產生生物降解，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行研究分析。

1熟化系統對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攪拌、溶脹至完全溶解，溶液粘度達到穩定的過程。為了檢驗熟化罐內部母液的均勻程度，在統計熟化罐不同液位的粘度值，結果表明，熟化罐內聚合物母液與標準樣粘度具有一定差別，最大相差達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。

在聚合物驅油地面工藝規定的90min熟化時間內，很難將2500萬分子量的聚合物干粉完全熟化為均勻的溶液，罐內下部的母液粘度偏高，這樣就對聚合物地面配注工藝產生不良影響，不利于生產平穩進行。原因是：攪拌熟化效果不好，造成聚合物溶液中粘團較多，導致后續的過濾工藝負荷增加，過濾袋的使用周期縮短，因此要適當加強熟化時間，以提高母液熟化效果。

螺旋推進式攪拌器以具有一定螺距的螺旋片焊接在軸上制成，相對于葉片式攪拌器增大了漿葉旋轉時的波及體積，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液體，混合效果也不是特別理想。

雙螺帶螺桿攪拌器在工業雙螺帶螺桿槳的設計基礎上，加設五層平槳，這些平槳除了對雙螺帶起支撐作用外，更重要的是加強了流場的徑向流動，增強了流體的湍動程度，使其更有利于均勻熟化。雙螺帶螺桿攪拌器產生的粘損相對較小。

2外輸系統粘損分析

為了了解外輸泵的粘度損失因素，分別統計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。

對單螺桿泵進出口進行取樣分析，單螺桿泵對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粘度損失的影響相對較大，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個百分點。

對雙螺桿泵進出口取樣進行粘損分析，得出雙螺桿泵的平均粘度損失為3.99%。根據統計表明，外輸系統產生的粘度損失分子量越小，粘損相對越小，分子量相同時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個百分點。

3過濾系統粘損分析

過濾系統中使用的是柔性濾袋，其特點為易于清洗，價格相對便宜。過濾系統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。從過濾機理看，聚合物溶液的熟化效果，機械降解、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，進而對粘損產生影響，過濾器產生粘損的數值大小主要與過濾器前后壓差有關，當進、出口壓差不超過0.1MPa時，產生的粘損一般在3%以內。

濾袋使用時間過長，會發生堵塞、細菌生長等導致了聚合物溶液粘損增大，因此應定期強制更換。從粘損數據分析，粗過濾器在更換之后，從5到10天左右，粘損有一個下降的趨勢，第15天時達到最小值，之后迅速增大，但平均粘損不大，控制在2%以內。而精過濾器在更換濾袋5到10天時，粘損有所增加，但幅度不大；20天時下降到最小值，同等分子量的方案濃度小的變化趨勢大，20天之后緩慢上升。

4母液管線對聚合物母液粘損的研究

聚合物溶液從配制站內輸送到注入站的母液管線過程中，會產生一定的粘損。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，時間越長，平均粘損越大。

聚丙烯酰胺可以作為細菌的營養物，有利于鐵細菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌等細菌的繁殖。硫酸鹽還原菌在繁殖過程中，會產生還原性很強的S2-及一些游離的還原性基團，這些物質會破壞聚合物結構使鏈分解，從而使聚合物粘度下降。鐵細菌會對碳鋼管線中涂層破損處產生腐蝕，生成Fe離子。在有氧條件下，鐵離子會對聚合物溶液產生化學降解，使聚合物溶液粘度下降。

通過對注入站各節點粘損的評價發現，各節點粘損差異較大，且節點存在部分負粘損不符合實際的狀況，分析原因初步認為聚合物混合不均，取樣方式方法和母液的熟化狀況導致粘損出現負值。

幾點認識

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

在外輸系統產生的粘損中，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個百分點。

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

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，時間越長，平均粘損越大

參考文獻：

[1]胡博仲主編.聚合物驅采油工程[M].北京：石油工業出版社，1997.138-156

[2]于新哉，余澤華，李迎春 等.聚合物熟化罐攪拌機[J].石油機械，2001，29（10）：36-38

[3]何桂紅.油氣集輸系統的優化調整[J].油氣田地面工程，2008，4