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聚合物溶液粘度影响因素研究

 

1 概述 
作为一种重要的三次采油技术,聚合物驱用聚合物水溶液为驱油剂,以增加注入水的粘度,提高其波及效率,使原油采收率的到显著提高。一般来讲,聚合物溶液的粘度与驱油效果成正比。 
影响聚合物溶液粘度的因素是多方面的,包括金属离子、pH值、温度、搅拌速度和时间等。搞清这些因素对粘度的影响程度,对指导聚合物的现场配制、提高聚合物溶液粘度的保留率、确保聚合物驱的效果有十分重要的意义。 
  
2 实验仪器和药品2.1 主要实验仪器 
  
布式粘度计DV-Ⅱ,RW20型电动搅拌器,HH-6型电热恒温水浴锅,JCHG-5型恒温干燥箱,PHS-3C型酸度计,AW220型天子天平、50mL酸、碱滴定管。 
  
2.2 主要实验药品 
  
分析纯NaCl,KCl,CaCl2,MgCl2·6H2O,Na2CO3,蒸馏水,聚合物干粉(分子量为750×104~900×104)。 
  
3 影响因素分析 
  
3.1 金属离子对聚合物溶液粘度的影响 
  
3.1.1?一价金属离子对聚合物溶液粘度的影响 
  
室温下,测定不同Na+、K+含量下的聚合物溶液的粘度。随着金属离子含量的增加,溶液的粘度快速降低。浓度大于500 mg/ L以后,粘度下降趋势变缓。 
  
塔2区块聚合物配注站用水矿化度在1000mg/L,塔2区块地层水矿化度在3000mg/ L,其中Na+、K+离子含量在1500mg/L,对粘度效果有明显影响(表1所示)。着Ca2+和Mg2+浓度的增加,粘度急剧下降,当浓度大于200 mg/L以后,粘度下降趋势变缓。Ca2+和Mg2+会引起聚合物分子间发生缩聚,从而使分子链变短,直接导致溶液的粘下降。 
  
塔2区块聚合物配注站用水矿化度在1000mg/L,塔2区块地层水矿化度在3000mg/ L,Ca2+、Mg2+离子含量在15mg/L,浓度变化对粘度影响比较明显(表2所示)。 
  
3.2 pH值对聚合物溶液粘度的影响 
  
1000mg/L的聚合物溶液加入NaOH溶液和HCl溶液调节pH值,测定不同pH值溶液的下粘度值。聚合物溶液的粘度随着pH值的增加而增大;pH值在7~8时,粘度达到*大值;pH>8后粘度逐渐下降。可以看出,pH值在6~9具有较高的粘度值,因此在配制聚合物溶液时,*好使用pH值偏中性的清水(表3所示)。 
  
3.3 温度对聚合物溶液粘度的影响 
  
测定在不同温度下,1000mg/L聚合物溶液粘度。随着温度每升高10℃,粘度下降20%左右。过低的温度也不利于聚合物的水化溶解。因此,配制温度应在15℃~30℃之间(表4所示)。 
  
在室温下配制1000mg/L聚合物溶液,以不同转速分别搅拌1h,测其粘度。聚合物是对剪切十分敏感,在较低速率下,聚合物分子线团相互靠近,呈现出较高的粘度;剪切增强到一定程度后,使大分子链发生断裂,溶液的粘度随着速率的加快而迅速下降。一般情况下,搅拌速率应控制在150r/min以下(表5所示)。拌时间的增长,溶液分散均匀,再延长搅拌时间,便发生剪切。粘度随着时间增长而增大,在3h时达到极值,然后逐渐降低。在配制聚合物溶液时,搅拌时间应不超过3h。塔2区块聚合物配注站搅拌时间2h,搅拌速度50~60r/min,能够较好的保存溶液粘度(表6所示)。 
  
3.5 悬浮固体对聚合物溶液粘度的影响 
  
通过测定含有不同含量的高岭土的1000mg/L聚合物溶液,分析悬浮固体对聚合物溶液粘度的影响。可见,悬浮物对聚合物溶液的初始粘度影响不大不大,在很小的范围内波动。悬浮固体含量对聚合物粘度影响不大。但悬浮固体中包含胶体、金属离子等物质会影响粘度的稳定性,因此应当控制污水中悬浮固体含量(表7所示)。 
  
图7?悬浮物对聚合物溶液粘度的影响3.6 聚合物溶液粘度稳定性 
  
用矿化度3000mg/L模拟地层水配制浓度分别为500mg/L,1000 mg/L的母液,将溶液分别装满50mL比色管中,瓶口密封,置于45℃恒温箱中,按设定的时间取样进行粘度测定。从已知数据可见,聚合物在模拟底层条件的恒温体系中,粘度有小幅度的损失(表8所示)。 
  
4 结论 
  
(1)聚合物溶液具有酸敏性,pH值应控制在6~9之间。 
  
(2)聚合物溶液具有热敏性,在配制时应尽量选择较低的温度,以15℃~30℃为宜。 
  
(3)聚合物溶液具有很盐敏性。应当尽量用矿化度较低的清水配制,少用污水,以减少矿化度对粘度的影响。 
  
(4)聚合物溶液具有速敏性,溶液的粘度随剪切速率的上升而下降。搅拌速率在150 r/min以下,搅拌时间在3h以内。 

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