聚合物粘损分析及治理效果

聚合物粘损分析及治理效果

作者：周宏

来源：《中国科技博览》2015年第09期

[摘 要]通过对某区聚合物溶液在注入过程中的粘度损失状况进行了深入调查分析，确定了粘度损失的影响因素，提出了有效的粘损治理方案，并且在现场应用中取得了良好的效果。影响粘损的因素主要分为机械因素和化学因素。机械粘损主要是聚合物在配注过程中设备对聚合物造成剪切，从而导致的粘度损失，通过冲洗单井管线、清洗注聚泵泵头过滤器、静态混合器和井口过滤器可减少机械粘损；化学粘损主要是水质影响，稀释水中的还原性细菌对聚合物产生降解，从而导致的粘度损失。为有效地开展粘损工作，提高聚合物溶液注入质量，确保聚合物驱油效果提供了有力的指导。

[关键词]聚合物；粘损 治理；驱油效果

中图分类号：C35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0056-01 引言

聚合物驱油是目前三次采油技术中日趋完善的提高采收率技术。聚丙烯酰胺是聚合物驱中应用最为广泛的聚合物，分子量一般在1400万以上。它对机械剪切比较敏感，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时，产生机械降解，严重影响聚合物驱的效果[1]。聚合物溶液粘度还受稀释污水水质矿化度、微生物等影响。近年来，随着聚合物驱油技术的攻关研究不断深入和聚合物驱矿场应用规模的不断扩大，现场逐渐暴露出聚合物注入过程中粘度损失大，粘度保留率较低，造成聚合物注入地层后的粘度与设计要求有一定的差距，影响注聚效果。因此，为了有效地开展工作，对聚合物溶液在注入过程中的粘度损失状况进行了深入细致的调查分析。 1、粘损的含义

粘损的含义是在配制、注入工艺过程中.聚合物溶液由于物理、化学等原因发生降解.而引起的生产上所不希望的粘度降低。粘损率的含义是配制、注入工艺过程中终点与起点之间聚合物溶液的粘度损失与起点粘度之比[2]。通常以百分比表示。 2、影响粘损的因素

X区配注系统目前粘损较大，全程粘损达到42%。聚合物从储罐出口到井口，每个节点均会造成聚合物降解，根据前人经验，这些节点产生的粘损分析主要为两种情况；（1）机械粘损。聚合物对机械剪切比较敏感。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时，它将产生机械降解，使聚合物溶液粘度下降，影响聚合物驱油的效果。

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（2）生物粘损。聚合物分子被细菌或受酶控制的化学过程所破坏产生的降解，进而导致的粘度损失。

3、粘损分析及治理效果 3.1 注聚泵粘损分析

查阅粘损数据，注聚泵在投产初期，粘损仅为1.1%，而后粘损逐渐增大。为分析原因所在，将注聚泵泵头过滤器拆卸下来，观察发现过滤器筛网上挂满肉色粘条，堵塞筛网，使筛网的空隙变小，聚合物在经过筛网的过程中产生剪切作用，聚合物分子链断裂，产生机械粘损。当筛网全部被杂质堵塞时，泵头过滤器起不到过滤的作用，后续杂质被带到管线中，进入地层，影响驱油效果。查阅资料发现，腐生菌容易附着在金属内壁上，使聚合物产生粘条状物质，对聚合物有一定的降解作用。

为了减小注聚泵的粘损，使泵头过滤器发挥过滤杂质的作用，对泵头过滤器进行清洗。冲洗前后取样观察清晰效果，在清洗泵头过滤器前， 注聚泵粘损为3.8%，清洗后注聚泵粘损为2.3%，粘损降低1.5%，注聚泵粘损治理效果明显 3.2 母液执行器

母液执行器处产生的粘损是由于执行器开口处，开口越小，压差越大，对母液的剪切越大；开口越大，压差越小，对母液的剪切越小。因此，对单井按注入压力分段，压力相近的分到同一段，尽量减小压差，根据单井压力波动，及时调整分组，降低母液执行器粘损。治理前母液执行器粘损为4.5%，治理后粘损为3.2%，粘损降低1.3%，母液执行器粘损治理效果明显。

3.3 静态混合器

在静态混合器混合单元的分割旋流作用下，使两种或两种以上的流体被不断分割、转向，产生“自身搅拌”效果，通过对流、剪切、分散、分布作用，达到初步混合，母液和稀释水混合的过程中对聚合物造成剪切，产生机械粘损。为减小静态混合器处的机械粘损，对静态混合器进行改装，更换新式静态混合器：新式螺旋型低剪切静态混合器，静态混合器中液体沿螺旋型混合单元流动，依靠径向旋转、对流和扩散的原理实现高压水和聚合物母液的均匀混合，避免了常规混合单元产生的机械剪切力，由此可以降低静混器导致的粘度损失。 3.4 单井管线

查阅粘损数据，单井管线粘损达到18.5%，占注入系统粘损的60%，因此，降低单井管线粘损尤为重要。

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在平时取样过程中发现，部分井井口取出的聚合物溶液较脏，有黑色粘条状物质，分析该粘泥含硫化亚铁约21%～40%，含泥砂杂质约30%～50% ，并含有少量的原油。经对污泥培养，检测其硫酸盐还原菌含量为105～107个/mL ，腐生菌含量为103～105个/mL，铁细菌含量10～105个/mL。为确定造成聚合物溶液粘度降低的主要原因，室内培养细菌到稳定期后，将三种细菌分别接种到聚合物溶液中，同聚合物溶液一起培养，定期观察聚合物溶液粘度以及相应微生物数量的变化，同时观查另一部分经高温高压蒸汽处理后配制的聚合物溶液粘度随时间变化的情况。观察显示接种细菌的聚合物溶液放置24h后，溶液中铁细菌、硫酸盐还原菌的数量在培养期间有较大幅度的增加，聚合物溶液粘度只有空白样品粘度的60%左右，而腐生菌的数量在第2天有所增加，其后不再增加，聚合物溶液放置24小时后，粘度为空白样品粘度的90%左右。试验显示铁细菌和硫酸盐还原菌，对粘度的影响非常大；腐生菌的代谢产物对聚合物粘度影响较小[3]。

为了从源头解决这个问题，我们对联合站的曝氧设备进行维护，保障注入水完全曝氧。污水通过曝氧后，能有效的减少水中的活菌数量，降低聚合物的化学降解。 3.5 井口取样设备

取样开关在线取样器，开关两次就会导致密封胶圈坏，在线取样器不严，取样过程中对聚合物溶液造成剪切，井口取样粘度值降低。更换在线取样器工作量大几乎每个月就要更换一次在线取样器，耗费人力物力。因此，针对井口设备特点，考虑到聚合物溶液抗剪切性能差的特点，对在线取样器进行改进，改进后的在线取样器具备管腔大，剪切小的特点。改进后的在线取样器跟踪取样，在线处和放空处粘损相近，数据真实。 4、认识及建议 4.1 认识

（1）注入系统粘损中生物粘损所占比重最大，是粘损治理的重中之重。

（2）化学药剂对于管壁沾附的生物粘泥具有杀灭和剥离作用，对碳钢管线和玻璃钢管线无腐蚀损害，能够有效的防止管线中生物粘泥对聚合物溶液的降解。 4.2 建议

（1）建议每年采用化学药剂的方式清洗单井管线至少一次。

（2）新式在线取样器取样能够真实地反映井口粘度，具备一定的推广价值，建议在所有注聚井井口进行推广使用。 参考文献

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[1] 侯伟华.配制注入系统粘损分析研究.油气田地面工程.2006，25（5）：5-6.

[2] 雷巧会、田根林等.聚合物粘度剪切损失与恢复的研究. 西安石油学院学报（自然科学版）.1997，12（6）：36-38.

[3] 庞宗威等.聚合物在矿场注采过程中的降解研究。大庆勘探开发研究院.2012，8：6-7. 作者简介

周宏：女，1989年10出生，籍贯辽宁省昌图县，2012年毕业于东北石油大学，现从事油藏开发研究工作。