主题词：聚合物 粘度损失 剪切率 粘度保留率
0 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，矿场使用的聚合物一般为阴离子聚丙烯酰胺，分子量一般在1500万以上。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，它将产生机械降解，严重影响聚合物驱的效果。矿场检测表明，聚合物溶液粘度还受混配污水水质矿化度、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。
1 注入过程中的沿程粘度损失检测结果
为了解注入过程对聚合物溶液的剪切降解作用，确定聚合物粘度损失的关键节点，对注入系统沿程进行了取样化验，分析粘度损失情况。
由于聚合物母液与污水后混配会对检测结果造成很大的影响，因此采取了停注污水、单注母液的方式，按照注入流程对熟化罐出口、喂入（外输）泵进出口、注聚泵进出口、管汇、井口等7个环节进行粘度损失调查。总计取样次数达到108次，可较好地反映注聚区块注入过程中粘度损失情况的现状（表1）。以熟化罐出口为基准点，即粘度保留率为100％，注入过程粘度保留率依次降低，到达井口粘度保留率只有72.3%。
2 注聚过程节点粘度保留率分析
2.1喂入泵
2011年，对熟化罐出口到喂入泵出口的沿程粘度损失，共检测化验150泵次，平均粘度保留率保持在96.4%左右。相对而言，从熟化罐出口到喂入泵出口的注入过程中粘度损失较小。
2.2 外输泵
现场实际测试表明，由于采用集中配制母液分散注入的方式，下属注入站与配制站（相距1-2km） 压力损失达0.6-0.8MPa。从现场实际取样分析得出输液管从配制站到注入站粘度损失率为5.5％，粘度保留率94.5％，可见聚合物溶液输送过程中流速太高，则剪切速率大，不利于提高系统粘度保留率。
2.3 注聚泵
2.3.1容积效率检测
分别对不同容积效率下的注聚泵进出口进行粘度损失检测，总计检测12泵次，根据检测的数据做出容积效率变化曲线，注聚泵的粘度保留率与容积效率呈较好的对应关系，容积效率高，粘度保留率高，容积效率低，粘度保留率低。
2.3.2泵阀结构改进
目前注聚泵剪切率高的另一个原因是注聚泵阀内漏造成的。经过集思广益，形成了以下改进思路：将阀芯与阀体由组合而成改为一体化的泵阀结构，上行吸液时用弹簧扶正，下行排液时阀芯下端圆柱型支撑杆卡在导槽内扶正，使阀芯在上下行运动中始终沿中心线运行，减少聚合物在泵阀内重复吸入、排出，从而降低高压聚合物返回到泵阀吸入口的量，提高注聚泵容积效率，降低聚合物剪切率。
按照上述思路，设计加工了3套泵阀在2台注聚泵上进行试验，取得了满意的效果。现场多次取样分析表明，粘度剪切率由原来的平均9.2%下降到5.38%，下降3.82%。
2.4 管汇
注聚站内注聚泵出口至单井管汇的距离一般在几米到几十米，比较短。采用完会注母液进行试验，按照距离长短选4口单井做该注入过程的粘度损失检测。检测结果表示，从注聚泵出口到单井管汇的粘度损失率基本保持在3.0%左右，粘度降解较小。
2.5 井口
2.5.1单井管线长度、材质影响
从前期的调查中得出，单井管汇到井口的粘度损失率最大，达到了14.6%。从管线材质、长度、腐蚀等方面开展粘度损失调查。检测表明，单井管线材质为玻璃钢的单井较材质为不锈钢内衬的单井粘度损失如管线长度相差很大表现会不明显，如果单井管线长度相差不多，管线材质为玻璃钢的单井较材质为不锈钢内衬的单井粘度损失要低，但是粘度损失差值不高于10%。
2.5.2管线结垢影响
按照各注聚区块投产日期长短选取单井做沿程粘度损失试验，检测结果表明，从泵出口到井口的沿程粘度损失与投产后运行的长短成正比，投产时间越早粘度损失越大，投产时间越晚则粘度损失越小。从管线结垢情况看（图１、图2），对聚合物溶液的粘度有很大影响。
图1 站内管线结垢情况 图2 站外单井管线结垢情况
3 结论及认识
（1）注聚驱矿场注入过程中粘度损失以注聚泵进出口和管汇到井口两个环节最高，粘度损失率分别达到9.2%和14.6%，两者粘度损失达23.8％，占总粘度损失的85.9%。
（2）注聚泵粘度损失主是要机械剪切造成的，与泵阀结构，阀簧硬度等有密切关系；注聚泵运行过程中容积效率的高低直接影响到粘度损失的大小，注聚泵容积效率必须不能低于90%。
（3）聚合物母液必须远距离输送时，为降低因流速过快引起的粘度降解，输送流速必须低于0.5m/s。因此母液外输管线不宜超过2km，单井管线长度也不宜超过2km。
参考文献
[1]庞宗威等.聚合物在矿场注采过程中的降解研究.大庆石油管理局勘探开发研究院，1994年8月
论文作者:熊早荣
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/16
标签：粘度论文; 聚合物论文; 损失论文; 管线论文; 母液论文; 容积论文; 过程中论文; 《科学与技术》2019年第14期论文;