分壓注入工具對(duì)溶液分子線團(tuán)尺寸的影響研究

吳迪 李伊蘭 楊興宙 張偉文 韓冊(cè) 張威

摘 要：為了研究分壓注入工具對(duì)不同組分溶液的剪切作用，采用動(dòng)態(tài)光散射（DLS）方法，研究了不同流量下，分壓注入工具對(duì)不同組分聚合物溶液和三元復(fù)合溶液分子線團(tuán)尺寸的影響。結(jié)果表明，初始溶液中聚合物的分子量越高、濃度越大或流經(jīng)分壓注入工具的流量越大時(shí)，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用越大，分子線團(tuán)尺寸改變?cè)矫黠@。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為油田分層開采時(shí)分壓注入工具型號(hào)的選擇提供理論支持。

關(guān) 鍵 詞：分壓注入工具；分子線團(tuán)尺寸；DLS

中圖分類號(hào)：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0677-03

Abstract： In order to study the shear effect of different components of the solution by the depressurizing tools， dynamic light scattering （DLS） method was used in the study on the influence of depressurizing tools on coil dimension in polymer solution and ASP solutions under different flow rates. The results show that， the larger the solution molecular weight， the higher the polymer concentration and the larger the flow rate of solution， the larger the shear effect of the depressurizing tools and the greater the solution coil dimension change.

Key words： Depressurizing tools； Coil dimension； DLS

聚合物驅(qū)和三元復(fù)合溶液驅(qū)是油田提高采收率的主要手段[1，2]，由于溶液流經(jīng)分壓注入工具時(shí)不斷受到降壓槽的剪切作用[3，4]，其分子線團(tuán)尺寸將會(huì)發(fā)生顯著變化，嚴(yán)重影響了分層開采時(shí)對(duì)聚合物溶液和三元復(fù)合溶液的流度控制能力[5，6]。目前尚無針對(duì)分壓注入工具對(duì)溶液分子線團(tuán)尺寸影響的相關(guān)研究，造成實(shí)際生產(chǎn)中分注工具型號(hào)的選擇一般靠經(jīng)驗(yàn)選取，缺乏理論根據(jù)。本文旨在采用動(dòng)態(tài)光散射（DLS）方法，對(duì)流經(jīng)分壓注入工具內(nèi)聚合物溶液和三元復(fù)合溶液分子線團(tuán)尺寸的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果對(duì)油田分層開采時(shí)溶液組分和分壓注入工具型號(hào)的選擇具有重要參考價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥劑

聚合物：大慶煉化產(chǎn)分子量分別為1 600×104、1 900×104和2 500×104的聚合物；

表面活性劑：烷基苯磺酸鹽，加量0.3%；

強(qiáng)堿：NaOH，加量1.2%；

弱堿：Na2CO3，加量1.2%；

水：人工配置鹽水（礦化度6 778 mg/L），和高礦化度人工配置鹽水（礦化度16 973 mg/L）。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

測定溶液分子線團(tuán)尺寸儀器為多角度激光散射儀系統(tǒng)（BI-200SM）。

實(shí)驗(yàn)使用降壓槽槽數(shù)為10的分壓注入工具，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)方案

針對(duì)聚合物溶液、強(qiáng)堿三元溶液、弱堿三元溶液、經(jīng)高溫高礦化度處理的弱堿三元溶液，各配置成分子量為1 600萬濃度為2 000 mg/L、分子量為

1 900萬濃度為1 500 mg/L、分子量為1 900萬濃度為2 000 mg/L、分子量為1 900萬濃度為2 500 mg/L、分子量為2 500萬濃度為2 000 mg/L的溶液，共20種。首先在溶液未經(jīng)過分壓注入工具時(shí)取樣，再以100、200 m3/d流速通過槽數(shù)為10的分壓注入工具，然后取樣，制樣后進(jìn)行DLS測試，測得試樣分子線團(tuán)尺寸。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

溶液未經(jīng)過分壓注入工具（流量為0 m3/d）、以及分別以100、200 m3/d流量經(jīng)過分壓注入工具后，各溶液分子線團(tuán)尺寸實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

其中，不同聚合物分子量和濃度下，聚合物溶液以不同流量流經(jīng)分壓注入工具，剪切前后的分子線團(tuán)尺寸對(duì)比如圖2所示。

由圖2可知，聚合物分子量越大，分子鏈越長或構(gòu)象越復(fù)雜，其在稀溶液中分子鏈的體積越大，DLS測試的聚合物分子線團(tuán)尺寸越大；此外，在聚合物分子量相同的溶液中，聚合物濃度越高，分子鏈越長，一個(gè)分子鏈所含帶電基團(tuán)越多，分子線團(tuán)內(nèi)的總靜電斥力越強(qiáng)，分子線團(tuán)尺寸越大。

溶液組分相同，流經(jīng)分壓注入工具的流量分別為0、100、200 m3/d時(shí)，聚合物分子受到的剪切作用遞增，流過分壓注入工具時(shí)的流量越大，則經(jīng)分壓注入工具剪切后的分子線團(tuán)尺寸與剪切前相比差值越明顯。

不同聚合物分子量下，不同類型溶液以200 m3/d流量流經(jīng)分壓注入工具，剪切前后的分子線團(tuán)尺寸對(duì)比如圖3所示。

由圖3可知，溶液中聚合物濃度相同，聚合物分子量分別為1 600萬、1 900萬、2 500萬時(shí)，分子線團(tuán)尺寸依次遞增。以相同流量流經(jīng)分壓注入工具后，溶液初始聚合物分子量越大，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用越大，對(duì)分子線團(tuán)尺寸造成的影響越明顯，則經(jīng)分壓注入工具剪切后的分子線團(tuán)尺寸與剪切前相比差值越大。

不同聚合物濃度下，不同類型溶液以200m3/d流量流經(jīng)分壓注入工具，剪切前后的分子線團(tuán)尺寸對(duì)比如圖4所示。

由圖4可知，溶液中聚合物分子量相同，濃度分別為1 000、1 500、2 000 mg/L時(shí)，分子線團(tuán)尺寸依次遞增。以相同流量流經(jīng)分壓注入工具后，溶液中聚合物濃度越大，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用越大，對(duì)分子線團(tuán)尺寸造成的影響越明顯，則經(jīng)分壓注入工具剪切后的分子線團(tuán)尺寸與剪切前相比差值越明顯。

不同類型的溶液，以200 m3/d流量流經(jīng)分壓注入工具，剪切前后的分子線團(tuán)尺寸對(duì)比如圖5所示。

由圖5可知，溶液中聚合物分子量和濃度相同，溶液類型不同時(shí)，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用也不同，以相同流量流經(jīng)分壓注入工具后，剪切后的聚合物溶液、強(qiáng)堿三元復(fù)合溶液、弱堿三元復(fù)合溶液、高溫高礦化度弱堿三元復(fù)合溶液的分子線團(tuán)直徑大小依次遞減，聚合物溶液、強(qiáng)堿三元復(fù)合溶液、弱堿三元復(fù)合溶液、高溫高礦化度弱堿三元復(fù)合溶液流經(jīng)分壓注入工具前后分子線團(tuán)尺寸減小程度也依次遞減。

4 結(jié) 論

（1）流量相同時(shí)，溶液中聚合物分子越大或濃度越高，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用越大，剪切前后分子線團(tuán)減小程度越大。

（2）溶液中聚合物分子量和濃度相同時(shí)，流過分壓注入工具時(shí)的流量越大，分壓注入工具對(duì)溶液的剪切作用越大，剪切前后分子線團(tuán)減小程度越大。

（3）相同聚合物分子量和濃度的聚合物溶液、強(qiáng)堿三元復(fù)合溶液、弱堿三元復(fù)合溶液、高溫高礦化度弱堿三元復(fù)合溶液，流經(jīng)分壓注入工具的流量相同時(shí)，分子線團(tuán)尺寸依次遞減，剪切前后分子線團(tuán)尺寸差異也依次遞減。

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