大慶油田設(shè)計(jì)院

印尼油田的聚合物流變性測(cè)試

李夢(mèng)坤大慶油田設(shè)計(jì)院

用印尼Limau油田模擬污水配制濃度為5 000～20 000mg/L的抗鹽聚合物溶液，采用安東帕MCR 301流變儀測(cè)試其在不同條件下的流變性。結(jié)果表明，該聚合物溶液為剪切稀釋流體，符合冪律流體模式；相同濃度條件下，聚合物溶液在65～80℃時(shí)的黏度基本不變；相同溫度條件下，聚合物溶液的濃度越大，其黏度越大，假塑性越明顯。結(jié)合國(guó)內(nèi)油田聚合物配制經(jīng)驗(yàn)，該抗鹽聚合物的合理母液配制濃度為10 000mg/L。

Limau油田；聚合物；流變性；黏度

印尼Limau油田將采用三元復(fù)合體系進(jìn)行驅(qū)油，所用聚合物需具備抗高溫和高礦化度的性能。本文通過(guò)測(cè)試不同條件下模擬污水配制KYPAM—7SH（A）聚合物溶液的流變性，確定印尼油田的聚合物母液配制濃度。

1 試驗(yàn)方法

用印尼Limau油田模擬污水配制濃度為5 000～20 000 mg/L的聚合物溶液，采用安東帕MCR301流變儀測(cè)試其流變性。

聚合物為KYPAM—7SH（A），北京恒聚油田化學(xué)劑有限公司生產(chǎn)（以下簡(jiǎn)稱A型聚合物）；污水為印尼油田模擬污水，模擬污水的離子含量見表1。

表1 印尼油田模擬污水離子含量mg/L

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度的影響

溫度是影響聚合物溶液黏度的重要因素，根據(jù)印尼油田采出液溫度（約80℃），測(cè)試了4個(gè)不同溫度條件下聚合物溶液的流變性。從測(cè)試結(jié)果可以看出，相同濃度下，隨著溫度的升高，聚合物溶液的黏度基本不變，說(shuō)明A型聚合物具有抗高溫和高礦化度的性能。

2.2 濃度的影響

為了研究濃度對(duì)A型聚合物溶液黏度的影響，根據(jù)該聚合物的特征，測(cè)試了4種不同濃度下聚合物溶液的流變性。從測(cè)試結(jié)果可以看出，相同溫度條件下，A型聚合物溶液的黏度隨著濃度的增加而增加。這是因?yàn)榫酆衔锏馁|(zhì)量濃度越高，單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多，分子之間相互吸引和相互纏結(jié)的能力越強(qiáng)，所以黏度越大。

另外，在10 s-1的低剪切條件下，聚合物溶液濃度為5 000mg/L時(shí)，黏度約為300mPa·s；濃度為10 000mg/L時(shí)，黏度約為1 000mPa·s；濃度為15 000mg/L時(shí)，黏度約為3 000mPa·s；濃度為20 000mg/L時(shí)，黏度約為6 000mPa·s。結(jié)合國(guó)內(nèi)油田聚合物配制經(jīng)驗(yàn)，將10 000mg/L作為該聚合物的合理母液配制濃度。

2.3 剪切速率的影響

聚合物溶液的黏度隨著剪切速率的增大而減小。這是因?yàn)楫?dāng)剪切速率較低時(shí)，溶液承受的剪切應(yīng)力小，聚合物分子線團(tuán)相互靠近、纏結(jié)，分子間引力較大，溶液表現(xiàn)出較高的黏度。隨著剪切速率的增大，溶液承受的剪切應(yīng)力增加，聚合物的無(wú)規(guī)則分子線團(tuán)被拉直，聚合物分子間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞（或部分破壞），導(dǎo)致分子之間的吸引力和柔性分子之間相互纏結(jié)的能力減小，溶液的黏度降低。

在相同條件下，A型聚合物溶液濃度越大，溶液表現(xiàn)出的假塑性越明顯。究其原因，主要是聚合物溶液濃度越高，其分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞得越嚴(yán)重，因而黏度下降的幅度就越大。

2.4 流變模型

A型聚合物的流變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明，該聚合物溶液在試驗(yàn)條件下為剪切稀釋（假塑性）流體，符合冪律流體模式，其流變方程為：τ=kγ˙n。

由表2可以看出，流變指數(shù)n<1，說(shuō)明A型聚合物溶液為剪切稀釋流體。相同溫度條件下，聚合物溶液的濃度越大，稠度系數(shù)k越大，流變指數(shù)n越小，說(shuō)明濃度越大，黏度越大，假塑性越明顯。相同濃度條件下，不同溫度的稠度系數(shù)k和流變指數(shù)n相差無(wú)幾，說(shuō)明A型聚合物具有抗高溫和高礦化度的性能。

表2 A聚合物溶液的流變參數(shù)

3 結(jié)論

（1）聚合物溶液在試驗(yàn)剪切速率范圍內(nèi)，為剪切稀釋流體（或假塑性流體），符合冪律流體模式，即其黏度隨著剪切速率的增大而減小。

（2）相同濃度下，隨著溫度的升高（65～80℃），A聚合物溶液的黏度基本不變。說(shuō)明A型聚合物具有抗高溫和高礦化度的性能。

（3）相同溫度條件下，聚合物溶液的濃度越大，其黏度越大，假塑性越明顯。當(dāng)濃度為10000mg/L時(shí)，10s-1剪速下的黏度約為1000mPa·s。結(jié)合國(guó)內(nèi)油田聚合物配制經(jīng)驗(yàn)，該抗鹽聚合物的合理母液配制濃度為10 000mg/L。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.023