摘 要 >；我厂在南一区!悦 2 2 区和华20 1 区开展 了三次采油试脸, 取得了一定的德水上产效果, 但注聚井口稠化水拈度偏低, 已成为影响注聚效果的主要因素之一 "本文对注聚泵 !聚合物结构变化 !浓度 !分子量 !机械剪切 !矿化度 ! Fe z + ! 温度及静压强等影响因素进行了综合分析与评价, 找出了影响聚合物溶液粘度降低的主要原因, 并对下步注聚工作提出了改进意见, 具有现实的借鉴作用.
一 ! 前 言
； ； 陇东油田注水开发经历了三十多年历史, 目前已进入中高含水生产期, 多数区块综合含水已超过 6" % , 根据预测, 到含水 95%时最终采收率为 1 1 .1 %一 3 6 . 8 % , 平均为 2 2 . 8 8笼"因此对老油田采取强化注水, 提高原油采收率 "我厂选择具有代表性的南一区! 悦 2 2 区和华2 0 1 区实施了三次采油现场试验 "三次采油技术的驱油剂选 用聚丙烯酞胺 , 现场使用浓度 为6 ；0 0一 1 0 0 0 P P m , 但悦 2 2 区 ! 南一区 ! 华 20 1 区三个实施三次采油的区块, 采用 /水+聚合物 0一元驱配方, 由于受机械剪切! 化学药品等因素影响, 使水井井口粘度不高, 差别大"本文重点对影响聚合物溶液粘度的因素进行探讨,为以后注聚工作, 提供技术支撑。
二 ! 双合物性能评价
1 ! 聚合物粘度分析
选择悦 2 2 区注致聚现场聚丙烯酞胺, 用去离子水配制系列浓度的溶液, 充分溶胀, 分别分析粘度变化情况, 见图 1 ! 图2 , 可见,该 聚丙烯酞胺增 粘效应较好 , 但从 经济效益看 , 浓度应选择8 0 0一 1 0 0 0 m g / L , 且溶胀时间在 6 小时以上, 才能分散均匀。
2 ! 注聚泵进出口溶液粘度分析
将悦2 2 区注聚泵进出口溶液取样,在2 1 吃用旋转粘度计测定表观粘度, 其值见表 1"从表中可以看出粘度下降幅度很大, 下降率达到66%, 因此注聚泵对聚合物溶液的剪切非常严重"
3 ! 稠化水进入地层时粘度的变化分析
取悦 2 2 区注聚泵进口取聚丙烯酞胺溶液 ( 1 OOO P P m ), 在 18 MP a的压力作用下, 注入人造岩芯, 于 2 1 叱测定旋转粘度, 其值见表 2 o从表中数据可以看出, 粘度下降幅度也很大, 约 63%左右"
可见, 浓度约 1 000P P m 的聚丙烯酞胺溶液, 无论是通过注聚泵还是岩芯, 粘度都下降很多, 因此对聚丙烯酞胺粘度下降的原因进行分析"
三 ! 影晌因雍评价
； ； 对南一区! 悦 2 2 区聚丙烯酞胺及注入水取样, 模拟地层条件 ,从聚丙烯酞胺的分子量 ! 浓度! 静压强! 离子浓度 ! 剪切速率 ! 温度等因素对剪切粘度的影响做了系统的研究:
1 ! 分子量对粘度的影响
测定各区块粉状聚丙烯酞胺 !泵出口溶液中聚丙烯酞胺的粘均分子量, 以判断其对粘度的影响"
( 1 )现场粉状聚丙烯酞胺固含量评价
粉状聚丙烯酞胺吸水性较强, 依据 GB I 200 5 . 2一 8 9 先对聚丙烯酞胺进行了固含量测定, 测定结果见表 3一 表 4"从表中数据可以看出,粉状聚丙烯酞胺中含有少量水, 作粘均分子量计算时必须考虑"
( 2 ) 粉状聚丙烯酞胺粘均分子量评价
依据 GB60 1一 8 8 ! GB1 2005.1一 8 9 ! GB 12005.10一 92 标准 , 对各区块粉状聚丙烯酞胺 !泵出口溶液中重沉淀得到的聚丙烯酞胺进行了粘均分子量的测定 "
结论 从上述数据看出, 聚丙烯酞胺溶液经过注聚泵后, 分子量下降了84 . 7 ( % ) , 降至约原分子量的 1刀, 因此导致粘度大大下降,说明了分子量对粘度的影响非常显著.
( 3 )重均分子量评价
采用光散射法,测定了粉状聚丙烯酞胺和出口溶液中聚丙烯酞胺的重均分子量"其表达式为 :
利用光散射法测定粉状聚丙烯酞胺和出口溶液中聚丙烯酞胺的重均分子量见表 5"表中数据与粘度法测得的粘均分子量极为相近,同样也说明了聚丙烯酞胺溶液经过泵以后, 分子量急剧下降"
2 ! 聚丙烯酞胺浓度对粘度的影响
测定 2 1 吃时粉状聚丙烯酞胺去离子水溶液! 注入水溶液浓度与粘度关系见图 5"但聚丙烯酞胺溶液在泵进出口没有浓度的变化, 因此粘度下降并非由浓度变化而导致 "
3 ! 静压强对粘度的影响
为了考察静压强对粘度的影响, 在 2 1 叱条件下测定了不同静压强压过后的聚丙烯酞胺溶液的粘度, 并与原溶液进行对比, 变化趋势见图 6"从表中数值和图中变化趋势, 可以看出, 静压强不会引起剪切, 粘度随静压强变化也不大, 因而得出静压强不会引起粘度的大幅度减小"
4 ! 剪切速率对粘度的影响
由于剪切会使高分子的分子链发生取向和解缠结,减小分子间的作用力, 因而高分子溶液一般都有剪切变稀现象发生 "室内配制浓度为 1%的 队M 溶液 (分别用去离子水! 氛化钠 !注入水进行配制 ), 进行剪切速率研究, 分别在 4 0 叱! 6 0 叱测定它们的剪切粘度其结果图7一图 90
从图中可以看出,聚丙烯酞胺的去离子水 !氯化钠和注入水溶液,其粘度都随着剪切速率的增大而减小,剪切速率是影响聚丙烯酞胺溶液粘度的重要因素"
5 ! 无机盐离子对粘度的影响
聚丙烯酞胺溶液中存在无机盐离子时,无机盐离子可能会影响聚丙烯酞胺大分子的缠结 !伸展程度 !分子间作用力大小以及可能引起大分子的降解, 故而研究了几种离子对聚丙烯酞胺溶液粘度的影响"
( 1 ) C a 2 + 的影响: 配制 0 . 5%的 PAM 注入水溶液, 其中 C a Z十 浓度为 2 0 Om g.L一 - , 在 5 0 吃m jn 条件下, 按测定了不同时间下聚丙烯酞胺溶液的剪切粘度, 结果见表 6 "表中数据反映出钙离子加入前后粘度有变化, 加入钙离子后不同时间间隔所测得的结果变化很小, 说明溶液较稳定"
( 2 ) F e 2 +的影响: F e Z十 的浓度为 1 ppm , 在 50叱条件下, 不同间隔时间测定 P A M 为水源水溶液的粘度, 其结果见图 10 ! 图 1 1 "
可见, 加入亚铁离子后粘度一直下降, 7 0 分钟下降了4 2. 2% , 而且过夜后粘度还在下降, 但没有前面下降幅度大"原因是 F e Z十 弓 }起了聚丙烯酞胺大分子的降解, 使粘度下降 "因此, 注聚现场必须考虑亚铁离子的影响"
6 ! 温度对粘度的影响
分别选取 0 . 5% ! 1 %聚丙烯酞胺注入水溶液, 在不同温度下测定了它们的剪切粘度, 见图 1 2 ! 图 13 , 从图中粘度随温度变化趋势可以看出, 温度对粘度的影响较大, 到地层温度 5 0 叱时, 0 . 5% ! 1%聚丙烯酞胺注入水溶液的粘度分别下降至 1 7. 0 1 m P a . s ! 3 6 . 5 3 m P a . s"这是由于温度升高,分子运动速度加剧,高分子之间的缠结被部分解开 ,使得粘度下降"但温度恢复到室温时, 聚丙烯酞胺溶液的粘度又恢复到原来的数值"
五 ! 结论
1 ! 注聚泵使粘度下降 66% ; 聚合物进入地层后粘度值下降 63% "它是聚合物粘度降低的主要因素"
2! 通过粘度法和光散射法测定了区块聚丙烯酞胺的粘均和重均分子量, 发现经注聚泵后分子量下降到 85笼 左右, 说明注聚泵使聚丙烯酞胺分子量下降, 弓 !起溶液粘度下降"
3 ! 在不同剪切速率下, 聚丙烯酞胺溶液的粘度随剪切速率的提高而下降, 即存在 /剪切变稀 0 效应"
4 ! CoZ +对粘度影响小,但 FeZ +影响很大, 70 分钟使粘度下降 42. 2 %"
5 ! 温度对粘度的影响比较明显, 由室温到 5 0 叱, 0. 5% ! 1%聚丙烯酞胺溶液的粘度分别下降了5 1 % ! 63%"
6 ! 聚丙烯酞胺浓度及静压强对粘度变化无影响"