| 标题 | 矿场聚合物粘度影响因素分析及治理方法 |
| 范文 | 徐凯等 摘要：聚合物驱油是油田高含水开发后期原油稳产的主要技术措施。注聚合物的目的是为了增加注入水的粘度，由于在矿场注入的过程中聚合物粘度受众多因素的影响，粘度保留率低，影响了驱油效果，因此，在聚合物溶液配注过程中就要注重对粘度影响因素的研究。聚合物驱油生产实践表明聚合物溶液配制成分的质量和配注系统中的机械、化学和生物降解因素对溶液的粘度均有影响。通过对聚合物溶液粘度的主要影响因素进行分析和研究，有利于采取各种技术措施提高聚合物粘度，确保聚合物的驱油效果。 关键词：聚合物溶液；粘度；影响因素；治理方法 引 言 注入聚合物溶液的主要作用是改变油水流度比，增加扫油面积，扩大波及体积，从而提高采收率，聚合物溶液粘度是聚合物驱油的重要指标之一。研究聚合物粘度影响因素，采取相应的技术手段提高粘度，对于提高聚合物驱油效果具有重要意義。目前采油厂正注聚项目在注入的过程中发现，注入的聚合物溶液粘度过低，第一段塞浓度粘度低于30 mPa.s，第二段塞在20 mPa.s左右，不能达到方案的要求，严重影响聚合物开发效果。目前发表研究成果主要是从室内试验进行分子量、浓度、温度、矿化度、搅拌速度和氧等方面分析对粘度的影响【1】，但矿场实际粘度变化是多种因素共同影响的结果，其与现场投加的药剂、污水、设备流程等方面息息相关，通过对矿场配注和注入过程的分析，探究影响聚合物溶液粘度的因素及规律，有针对性的提出保粘的方法，实施调整干粉类型、提高第二段塞浓度、污水曝氧处理、注聚设备流程优化等措施，大幅提高正注项目聚合物溶液粘度，确保三次采油的效果及经济效益。 1 技术方法 1.1 矿场聚合物粘度影响因素分析 取现场使用的不同批次干粉配制5000mg/L的聚合物溶液，搅拌2小时后测其粘度，三种干粉每一批次性能都有较大的波动。A干粉平均化验粘度3016mPa.s，C干粉平均化验粘度2795mPa.s，B干粉平均化验粘度3585mPa.s。从检测的母液粘度数据看，B干粉最高，比其它两类干粉高出近600mPa.s，幅度达到20%。但相对应的污水稀释后随着浓度的降低粘度与其它干粉趋于一致，总体来看B型干粉的抗盐性能比A干粉、C干粉略差。污水稀释后，因矿化度升高，粘度下降。 1.2 现场污水水质对聚合物溶液粘度的影响 聚合物驱一般采用清水配制聚合物溶液、污水稀释注入方式，污水为地层采出水。（1）污水矿化度对粘度的影响。从测定数据看，不同稀释条件下，稀释到相同的浓度，在浓度3000mg/L以下，即浓度较低情况下，清水配清水稀释测定粘度要比清水配污水稀释粘度高2.0～4.0倍，污水对聚合物溶液粘度粘度降解达到50%～70%。（2）污水中离子含量对粘度的影响。随着离子浓度的增加粘度下降较快，在 >2500mg/L时，随着离子浓度的增加粘度下降的趋势减缓，随后粘度趋于稳定。Cl-、HCO3-、CO32-对聚合物溶液粘度的影响较小，在>3500mg/L时基本趋于稳定，Cl-对聚合物溶液粘度的影响要略大于HCO3-、CO32-的影响。随S2-离子浓度的增加，聚合物溶液粘度大幅下降，浓度大于5mg/L时粘度下降趋于平缓，下降到10mPa.s以下。 1.3 溶解氧对粘度的影响 溶解氧是影响聚合物溶液稳定性的关键因素，污水中氧的存在会使其粘度迅速下降，氧化降解严重的驱油体系甚至会丧失流度控制能力。随着体系中溶解氧的增加，粘度下降。在脱氧条件下，在老化初期粘度损失在15%左右。有氧条件下，老化初期粘度损失率达到70%以上。从现场连续监测的数据来看，污水中溶解氧的含量上升较快，对现场聚合物溶液粘度有较大影响。 1.4 聚合物溶液注入过程中对粘度的影响 聚合物驱地面注入系统主要由一个配制站和一个注入站组成，由于受各种因素的影响，会使聚合物水溶液的粘度下降。在聚合物的配制系统，设置了3个取样点，即熟化罐出口、螺杆喂入泵和外输泵进出口。在注入系统部分，设置了5个取样点，即注聚泵进出口、注聚井井口、井下管柱20m和1200m等处。（1）配制系统粘度降解情况。在配制系统，主要剪切点是螺杆喂入泵（或外输泵），进出口监测42次，粘度保留率97.7%。（2）注入系统粘度降解情况。在注入系统，粘度剪切点主要是注聚泵，进出口监测64次，去掉粘度异常6次后，粘度保留率93.7%，即从熟化罐出口到汇管间粘度保留率91.4%，剪切率8.6%。此外，注聚泵影响粘度的另一个因素是注入泵供液不足，聚合物溶液排量未达到要求，如阀关闭不严（气蚀、杂物阻碍、卡滞等）、阀杆断裂、盘根磨损严重、溶液漏失量大等，以及泵工作腔进气，这些因素导致注入泵聚合物溶液的排量比理论排量少，引起聚合物溶液浓度降低，粘度下降。 1.5 提高聚合物粘度方法 （1）提高聚合物溶液浓度。室内试验表明，矿化度在9800mg/L时，注入浓度2200mg/L以上时，粘度均能50mPa·s以上，矿场的粘度是室内试验的50%，因此，矿场注入粘度能达到25mPa·s以上，能够满足方案设计粘度要求。（2）污水进行曝氧处理。当清水配制的聚合物母液被曝氧污水稀释时，不会发生氧化还原反应，从而可以大幅度减少聚合物溶液粘度的损失。（3）开展干粉适应性分析及时调整干粉。通过干粉矿场适应性分析，开展好系统粘度调研，及时与上级部门进行沟通，调整现场干粉厂家，提高区块聚合物溶液粘度。（4）优化注聚设备流程。根据“流程简化、工艺适应”的技术原则，积极开展工艺流程改造，进一步提高工艺的适应性和可靠性。1）优化改造分散系统。八区设计中进行调整由水射流分散调整为水幔式分散。同时，对在用水射流分散进行优化改造。2）注聚流程采取玻璃钢、不锈钢管线。新注聚项目建设时高压污水管网、母液外输管网、单井管线全部采用玻璃钢管线，将高压管汇处的管线整体更换为不锈钢管线等措施，较少腐蚀、结垢现象，减少铁离子的产生，增加注聚设备流程系统的粘度保留率。老注聚项目逐步用非金属管材替换金属管材。加大注聚区玻璃钢管柱的应用。 2 應用及效果 2.1 东三联流程改造进行污水曝氧处理。对东三联进行了流程改造，增加两座曝氧罐，9月全部改造完工并整体投运。对改造后的注聚用污水水质进行现场检测，亚铁和硫化物去除效果比较明显。污水组分中含油量、悬浮物、SRB菌大幅下降。总体来看，虽然污水矿化度及钙镁离子含量没有减少，但是经过曝氧、沉降、缓冲后，污水中对粘度影响较大的亚铁、硫化物、SRB菌等含量减少，使各区块注入粘度大幅度上升，注聚区块平均注入粘度达到了36.1mPa.s。 2.2 六区3-5更换干粉提高了区块注入粘度。六区3-5二元驱由C干粉更换为A干粉，现场应用情况好转，母液化验粘度上升了550 mPa.s，井口注入粘度上升3.1mPa.s。 2.3 优化改造设备流程，提高粘度保留率。（1）优化新项目工艺流程。八区新投时分散调整为水幔式分散，投加高原干粉，分散溶解性能较好，泵类设备放空频率低于六区3-5，螺杆泵、注聚泵没有因起泡严重出现设备损害的现象，从粘度检测来看，能够达到方案设计要求。污水干线、母液外输线，单井管线均采取玻璃钢管线，站内流程全部使用不锈钢管材，16口注聚井井下管柱更换为玻璃钢油管。井口注入粘度能够达到30 mPa.s以上，井下玻璃钢管柱粘度检测井下20米、1200米处平均粘度分别为23.8mPa·s、17.8mPa·s，粘度保留率59.3%，远远高于普通油管管柱。（2） 改造水射流分散。首先对分散溶解装置的料仓进行改造，向上抬高0.4米，让出一定的安装空间，在射流器的下粉料斗处增加一台DN50的电动开关球阀，在冲刷管处增加一个DN15的电动开关球阀，配合采用程序自动控制，彻底解决了分散溶解装置的返水问题。（3）优化外输喂入系统运行参数。将注聚泵的喂入压力由0.5MPa降低为0.3MPa，外输压力由1.1 MPa降低为0.7 MPa，降低了螺杆泵的经济运行转速，提高了粘度保留率。（4）提高注聚泵容积效率。加强技术攻关，把注聚泵使用的球阀更换为技术较成熟的锥形阀，提高注聚泵的容积效率，目前注聚泵容积效率达到97.8%。容积效率的提高减少了溶液的剪切，提高了粘度保留率。 3 结论 （1）聚合物干粉性能对聚合物溶液粘度起到决定性影响，从油田在用的不同厂家干粉矿场适应性看，A干粉性能较稳定，对注聚用设备、污水适应强，同等注入浓度下粘度较高。（2）聚合物稀释污水中含有大量的金属离子，这些金属离子对聚合物粘度的影响不同。价位越高的阳离子对粘度的影响越大，所以在配制的过程中一定控制高价阳离子的含量。Fe2+、S2-对矿场聚合物溶液粘度的影响最大，少量的Fe2+、S2-能使粘度急剧下降。（3）聚合物溶液输送过程中，浓度越高粘度降解损失越小。提高聚合物溶液浓度2200mg/L以上，能够达到方案设计粘度要求。（4）在聚合物配制注入系统中，对聚合物溶液粘度机械剪切较大的设备是注人泵和输送管线，通过优化改造，能够提高注聚设备流程系统粘度保留率。（5）通过以上对矿场聚合物溶液粘度的分析，针对聚合物降解找到一些方法。通过实施调整干粉类型、提高第二段塞浓度、污水曝氧处理、注聚设备流程优化等措施，能够大幅提高正注项目聚合物溶液粘度。 参考文献 1.刑志青.含油污水中硫化物升高机理[J].油气田地面工程，2006，25（7）：2-5 |
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