董 燕 大庆油田工程有限公司
聚表剂与聚合物的特性差异研究
董燕
大庆油田工程有限公司
大庆油田进行了聚表剂驱油的现场试验,取得了一定的效果。针对油田应用的聚表剂(A/BⅢ型)和聚合物,开展了其物料特性、溶解特性、流变特性等方面的研究,结果表明聚表剂和聚合物之间存在较大的差异,明确了聚表剂(A/BⅢ型)和聚合物(2 500万相对分子质量)之间的差异。依据实验结果,可正确评价已建聚合物配注工艺的适应性,从而确定已建聚合区配注工艺设施是否需要改造以及改造的措施,最大限度地利用已建设施,降低工程建设投资。
聚表剂;聚合物;黏度;溶解;温度
聚表剂是一种用于提高采收率的高分子化合物。聚合物合成过程中,在聚合物分子结构中引入带有表面活性的基团,生成了具有表面活性功能的聚合物,简称聚表剂[1]。
1.1粒度分布
对不同型号的聚表剂(AⅢ型、BⅢ型)与2 500万相对分子质量聚合物,用AS200 control“g”筛分仪筛分了100 g干粉中不同粒度直径聚合物并称其质量,确定了聚表剂粒度分布规律。
试验结果:聚表剂粒径大部分都在106~1000μm之间,粒径中值为250 μm。
聚合物(相对分子质量:2 500万)粒径大多数在106~1 000 μm之间,有5.78%大于1 000 μm,粒径中值为250 μm。聚表剂干粉的小粒径所占的比例高于聚合物,会影响分散装置供料器的聚表剂干粉计量准确度。
1.2综合特性
用粉体综合特性测试仪对聚表剂(A/BⅢ型)和聚合物进行了综合测试,结果见表1。
由表1数据可知:聚表剂的松散密度均比聚合物小18.41%,振实密度小16.6%,说明单位容积内聚表剂粉体要比聚合物重量轻,同样容积的聚合物干粉储罐储存聚表剂时,储存量会降低约15%;聚表剂分散度比聚合物小6倍,说明聚表剂比聚合物更易结团成块,从而堵塞下料器;聚表剂的崩溃角41°远大于聚合物的崩溃角25°,说明聚表剂料罐罐底的倾角要必须大于聚合物的储罐,否则就会影响料管的有效容积。
表1 聚表剂和聚合物粉体综合性质
配制聚表剂溶液一般用清水或深度处理污水两种水质[2]。在大庆油田,四季的清水温度在5~20℃,深度处理污水温度在20~35℃。
根据现场聚表剂溶液配制条件,在室内将聚表剂和聚合物干粉在5~35℃温度下用清水和深度处理污水分别配制浓度为1 000~7 000 mg/L的溶液,用布氏黏度计检测其黏度。当溶液黏度恒定时,即溶解过程出现平台时,所需搅拌时间即为聚表剂(或聚合物)的溶解时间,由此可以直接检测聚表剂(或聚合物)的溶解速度。
试验结果如下:
(1) 相同温度条件下,(A/BⅢ型聚表剂)溶液浓度越高,溶解速度越慢,但熟化时间都在120min之内。
(2)污水配制的3种溶液黏度均低于清水配制的溶液黏度。
(3)3种粉体溶解速度随温度的升高而越易溶解。
用清水或深度处理污水分别配制1000~7000mg/L的AⅢ型、BⅢ型聚表剂溶液和聚合物溶液,用RS-150流变仪测定了所配溶液在5~30℃的流变特性。
试验结果如下:
(1)聚表剂溶液黏度对温度敏感性不强。相同浓度下,温度对聚表剂溶液(Ⅲ型)和聚合物溶液的黏度影响不大。
(2)聚表剂溶液的黏度具有剪切稀释性,呈指数曲线下降。由图1和图2可以看出,在同一温度(25℃)条件下随着剪切速率的增大,聚合物溶液的黏度具有剪切稀释性,随指数曲线下降。
图1 聚表剂溶液剪切速率与黏度关系曲线
(3)聚表剂溶液的稠度系数大于聚合物溶液。采用RS-150流变仪对试验数据回归处理后,得到了不同浓度聚表剂溶液的流变参数,从流变方程(幂律方程τ=K·Drn)的类型可以看出,聚表剂溶液与目前常用的中高分子量聚合物溶液一样,可用同一种流体模型的流变方程来描述其流变特征,确定聚表剂溶液属于幂律流体。
图2 聚合物溶液剪切速率与黏度关系曲线
(1)聚表剂干粉的小粒径所占的比例高于聚合物。
(2)利用已建聚合物的配制工艺设备,聚表剂熟化时间在120 min之内。
(3)聚表剂溶液属于幂律流体。
[1]李杰训.聚合物驱油地面工程技术[M].北京:石油工业出版社,2008:28-30。
[2]赵利.聚表剂的性能研究[D].大庆:大庆石油学院,2010:6.
(栏目主持杨军)
10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.013
2015-02-03