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聚合物溶液粘度影響因素研究

 

1 概述 
作為一種重要的三次采油技術(shù),聚合物驅(qū)用聚合物水溶液為驅(qū)油劑,以增加注入水的粘度,提高其波及效率,使原油采收率的到顯著提高。一般來講,聚合物溶液的粘度與驅(qū)油效果成正比。 
影響聚合物溶液粘度的因素是多方面的,包括金屬離子、pH值、溫度、攪拌速度和時間等。搞清這些因素對粘度的影響程度,對指導(dǎo)聚合物的現(xiàn)場配制、提高聚合物溶液粘度的保留率、確保聚合物驅(qū)的效果有十分重要的意義。 
  
2 實驗儀器和藥品2.1 主要實驗儀器 
  
布式粘度計DV-Ⅱ,RW20型電動攪拌器,HH-6型電熱恒溫水浴鍋,JCHG-5型恒溫干燥箱,PHS-3C型酸度計,AW220型天子天平、50mL酸、堿滴定管。 
  
2.2 主要實驗藥品 
  
分析純NaCl,KCl,CaCl2,MgCl2·6H2O,Na2CO3,蒸餾水,聚合物干粉(分子量為750×104~900×104)。 
  
3 影響因素分析 
  
3.1 金屬離子對聚合物溶液粘度的影響 
  
3.1.1?一價金屬離子對聚合物溶液粘度的影響 
  
室溫下,測定不同Na+、K+含量下的聚合物溶液的粘度。隨著金屬離子含量的增加,溶液的粘度快速降低。濃度大于500 mg/ L以后,粘度下降趨勢變緩。 
  
塔2區(qū)塊聚合物配注站用水礦化度在1000mg/L,塔2區(qū)塊地層水礦化度在3000mg/ L,其中Na+、K+離子含量在1500mg/L,對粘度效果有明顯影響(表1所示)。著Ca2+和Mg2+濃度的增加,粘度急劇下降,當(dāng)濃度大于200 mg/L以后,粘度下降趨勢變緩。Ca2+和Mg2+會引起聚合物分子間發(fā)生縮聚,從而使分子鏈變短,直接導(dǎo)致溶液的粘下降。 
  
塔2區(qū)塊聚合物配注站用水礦化度在1000mg/L,塔2區(qū)塊地層水礦化度在3000mg/ L,Ca2+、Mg2+離子含量在15mg/L,濃度變化對粘度影響比較明顯(表2所示)。 
  
3.2 pH值對聚合物溶液粘度的影響 
  
1000mg/L的聚合物溶液加入NaOH溶液和HCl溶液調(diào)節(jié)pH值,測定不同pH值溶液的下粘度值。聚合物溶液的粘度隨著pH值的增加而增大;pH值在7~8時,粘度達(dá)到*大值;pH>8后粘度逐漸下降。可以看出,pH值在6~9具有較高的粘度值,因此在配制聚合物溶液時,*好使用pH值偏中性的清水(表3所示)。 
  
3.3 溫度對聚合物溶液粘度的影響 
  
測定在不同溫度下,1000mg/L聚合物溶液粘度。隨著溫度每升高10℃,粘度下降20%左右。過低的溫度也不利于聚合物的水化溶解。因此,配制溫度應(yīng)在15℃~30℃之間(表4所示)。 
  
在室溫下配制1000mg/L聚合物溶液,以不同轉(zhuǎn)速分別攪拌1h,測其粘度。聚合物是對剪切十分敏感,在較低速率下,聚合物分子線團(tuán)相互靠近,呈現(xiàn)出較高的粘度;剪切增強到一定程度后,使大分子鏈發(fā)生斷裂,溶液的粘度隨著速率的加快而迅速下降。一般情況下,攪拌速率應(yīng)控制在150r/min以下(表5所示)。拌時間的增長,溶液分散均勻,再延長攪拌時間,便發(fā)生剪切。粘度隨著時間增長而增大,在3h時達(dá)到極值,然后逐漸降低。在配制聚合物溶液時,攪拌時間應(yīng)不超過3h。塔2區(qū)塊聚合物配注站攪拌時間2h,攪拌速度50~60r/min,能夠較好的保存溶液粘度(表6所示)。 
  
3.5 懸浮固體對聚合物溶液粘度的影響 
  
通過測定含有不同含量的高嶺土的1000mg/L聚合物溶液,分析懸浮固體對聚合物溶液粘度的影響。可見,懸浮物對聚合物溶液的初始粘度影響不大不大,在很小的范圍內(nèi)波動。懸浮固體含量對聚合物粘度影響不大。但懸浮固體中包含膠體、金屬離子等物質(zhì)會影響粘度的穩(wěn)定性,因此應(yīng)當(dāng)控制污水中懸浮固體含量(表7所示)。 
  
圖7?懸浮物對聚合物溶液粘度的影響3.6 聚合物溶液粘度穩(wěn)定性 
  
用礦化度3000mg/L模擬地層水配制濃度分別為500mg/L,1000 mg/L的母液,將溶液分別裝滿50mL比色管中,瓶口密封,置于45℃恒溫箱中,按設(shè)定的時間取樣進(jìn)行粘度測定。從已知數(shù)據(jù)可見,聚合物在模擬底層條件的恒溫體系中,粘度有小幅度的損失(表8所示)。 
  
4 結(jié)論 
  
(1)聚合物溶液具有酸敏性,pH值應(yīng)控制在6~9之間。 
  
(2)聚合物溶液具有熱敏性,在配制時應(yīng)盡量選擇較低的溫度,以15℃~30℃為宜。 
  
(3)聚合物溶液具有很鹽敏性。應(yīng)當(dāng)盡量用礦化度較低的清水配制,少用污水,以減少礦化度對粘度的影響。 
  
(4)聚合物溶液具有速敏性,溶液的粘度隨剪切速率的上升而下降。攪拌速率在150 r/min以下,攪拌時間在3h以內(nèi)。 

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