聚合物粘度影響因素分析與改善技術(shù)研究

胡春艷

摘要：注入聚合物溶液的主要作用是改變油水流度比，增加掃油面積，擴(kuò)大波及體積，從而提高采收率，聚合物溶液粘度是聚合物驅(qū)油的重要指標(biāo)之一。研究聚合物粘度影響因素，采取相應(yīng)的技術(shù)手段提高粘度，對(duì)于提高聚合物驅(qū)油效果具有重要意義。

關(guān)鍵詞：聚合物驅(qū)油；高含水開發(fā)后期；粘度

聚合物驅(qū)油是油田高含水開發(fā)后期原油穩(wěn)產(chǎn)的主要技術(shù)措施。注聚合物的目的是為了增加注入水的粘度，由于在礦場(chǎng)注入的過程中聚合物粘度受眾多因素的影響，粘度保留率低，影響了驅(qū)油效果，因此，在聚合物溶液配注過程中就要注重對(duì)粘度影響因素的研究。聚合物驅(qū)油生產(chǎn)實(shí)踐表明聚合物溶液配制成分的質(zhì)量和配注系統(tǒng)中的機(jī)械、化學(xué)和生物降解因素對(duì)溶液的粘度均有影響。通過對(duì)聚合物溶液粘度的主要影響因素進(jìn)行分析和研究，有利于采取各種技術(shù)措施提高聚合物粘度，確保聚合物的驅(qū)油效果。

正注聚項(xiàng)目在注入的過程中發(fā)現(xiàn)，注入的聚合物溶液粘度過低，第一段塞濃度粘度低于30 mPa.s，第二段塞在20 mPa.s左右，不能達(dá)到方案的要求，嚴(yán)重影響聚合物開發(fā)效果。目前發(fā)表研究成果主要是從室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行分子量、濃度、溫度、礦化度、攪拌速度和氧等方面分析對(duì)粘度的影響，但礦場(chǎng)實(shí)際粘度變化是多種因素共同影響的結(jié)果，其與現(xiàn)場(chǎng)投加的藥劑、污水、設(shè)備流程等方面息息相關(guān)，通過對(duì)礦場(chǎng)配注和注入過程的分析，探究影響聚合物溶液粘度的因素及規(guī)律，有針對(duì)性的提出保粘的方法，實(shí)施調(diào)整干粉類型、提高第二段塞濃度、污水曝氧處理、注聚設(shè)備流程優(yōu)化等措施，大幅提高正注項(xiàng)目聚合物溶液粘度，確保了三次采油的效果及經(jīng)濟(jì)效益。

1 室內(nèi)粘濃檢測(cè)

模擬礦場(chǎng)注入條件，室內(nèi)分別測(cè)定三種干粉在不同濃度下的粘度。用清水加入B聚干粉配成5000mg/L的聚合物母液，攪拌2小時(shí)，由高到低分別稀釋到不同濃度，再放入60℃水浴中2小時(shí)（模擬油藏溫度）。用Brookfield DV-Ⅲ粘度計(jì)在6rpm、60℃下測(cè)其粘度。同理測(cè)用A、C干粉配制不同濃度下的粘度。污水稀釋后粘度檢測(cè)試驗(yàn)反映出不同類型干粉采取“清水配制+污水稀釋”混注方式，隨著濃度的降低，其粘度越低，但降低的幅度差別較大，在濃度2000mg/L以上的濃度，粘度下降幅度大；在濃度2000mg/L以下的較低濃度，粘度下降緩慢。濃度2500mg/L以上時(shí)B干粉比A、C干粉配制的溶液粘度高，濃度2500mg/L以下時(shí)，三類干粉變化基本一致。

取現(xiàn)場(chǎng)使用的不同批次干粉配制5000mg/L的聚合物溶液，攪拌2小時(shí)后測(cè)其粘度，三種干粉每一批次性能都有較大的波動(dòng)。A干粉平均化驗(yàn)粘度3016mPa.s，C干粉平均化驗(yàn)粘度2795mPa.s，B干粉平均化驗(yàn)粘度3585mPa.s。

2 礦場(chǎng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

對(duì)比三種干粉的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來看，A干粉性能較為穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)投加正常。C干粉溶解時(shí)泡沫多，水射流分散適應(yīng)性差。B干粉結(jié)塊較嚴(yán)重影響干粉的平穩(wěn)加料，導(dǎo)致分散下料器堵塞，影響母液配制平穩(wěn)合格。

2.1 水質(zhì)對(duì)聚合物溶液粘度的影響

聚合物驅(qū)一般采用清水配制聚合物溶液、污水稀釋注入方式，污水為地層采出水。采取“清水配制+污水稀釋”混配方式下，用A干粉配制一系列不同礦化度的1500mg/L的聚合物溶液，攪勻后在60℃下恒溫5小時(shí)測(cè)其粘度。可以看出，隨著污水礦化度的增大，1500mg/L的聚合物溶液粘度隨礦化度的增大，先是急劇下降，然后下降趨于平緩，當(dāng)總礦化度低于2000mg/L，隨著污水礦化度的增加，聚合物溶液粘度下降快。

2.2 污水中離子含量對(duì)粘度的影響

2.2.1 K+、Na+的影響.在25℃下，將40%的NaCl和KCl溶液分別加入到2500mg/L的聚合物溶液中，測(cè)定不同K+、Na+含量下的聚合物溶液粘度。在<2500mg/L時(shí)，隨著離子濃度的增加粘度下降較快，在 >2500mg/L時(shí)，隨著離子濃度的增加粘度下降的趨勢(shì)減緩，隨后粘度趨于穩(wěn)定，在相同的離子濃度下鈉離子對(duì)聚合物溶液粘度的影響要大于鉀離子。

2.2.2 Ca2+、Mg2+的影響.在25℃下，將40%的CaCl2和MgCl2溶液分別加入到2500mg/L的聚合物溶液中，測(cè)定不同Ca2+、Mg2+含量下的聚合物溶液粘度。從圖中可以看到，鈣鎂離子在0-80mg/L時(shí)，聚合物溶液粘度下降較快。在>80mg/L時(shí)聚合物溶液粘度下降比較慢，總體來看鎂離子的影響大于鈣離子，但總體變化趨勢(shì)相同。

2.2.3 Fe2+的影響.從室內(nèi)試驗(yàn)來看，F(xiàn)e2+對(duì)聚合物溶液的粘度影響非常大，隨著離子濃度的增加，聚合物溶液粘度急劇下降，濃度大于1.5mg/L時(shí)粘度下降趨于平緩，粘度下降到10mPa.s以下。

對(duì)正注聚區(qū)塊所用污水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，可以看到，各注聚站污水中Fe2+含量較高，其中10#注聚站達(dá)到了2.5mg/L，放置30分鐘后開始出現(xiàn)絮凝物。

2.3 溶解氧對(duì)粘度的影響.溶解氧是影響聚合物溶液穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，污水中氧的存在會(huì)使其粘度迅速下降，氧化降解嚴(yán)重的驅(qū)油體系甚至?xí)适Я鞫瓤刂颇芰Α氖覂?nèi)試驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著體系中溶解氧的增加，粘度下降。在脫氧條件下，在老化初期粘度損失在15%左右。有氧條件下，老化初期粘度損失率達(dá)到70%以上。

3 提高聚合物粘度方法

3.1注聚流程采取玻璃鋼、不銹鋼管線.新注聚項(xiàng)目建設(shè)時(shí)高壓污水管網(wǎng)、母液外輸管網(wǎng)、單井管線全部采用玻璃鋼管線，將高壓管匯處的管線整體更換為不銹鋼管線等措施，較少腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象，減少鐵離子的產(chǎn)生，增加注聚設(shè)備流程系統(tǒng)的粘度保留率。老注聚項(xiàng)目逐步用非金屬管材替換金屬管材。加大注聚區(qū)玻璃鋼管柱的應(yīng)用。

3.2開展干粉適應(yīng)性分析及時(shí)調(diào)整干粉.分散裝置為水射流分散裝置，溶解性較差，通過干粉礦場(chǎng)適應(yīng)性分析，開展好系統(tǒng)粘度調(diào)研，及時(shí)與上級(jí)部門進(jìn)行溝通，調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)干粉廠家，提高區(qū)塊聚合物溶液粘度。

參考文獻(xiàn)：

1.孫春紅.曝氧污水稀釋聚合物驅(qū)油試驗(yàn)研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2016