油田生產(chǎn)中聚合物分散技術(shù)的應(yīng)用

孟祥健

在采油工藝技術(shù)中，聚合物采油的技術(shù)是將聚合物干粉顆粒一定比例的均勻地散布在水中，聚合物干粉顆粒在得到充分的潤濕、分散和溶解后，實現(xiàn)采油技術(shù)的突破。聚合物分散技術(shù)主要用于油田中后期開發(fā)的三次采油的聚合物驅(qū)、多元復(fù)合驅(qū)工程，是老油田在三次采油中的一項重要的技術(shù)工藝，當(dāng)前在遼河油田等部分油氣田企業(yè)，減緩油田產(chǎn)量遞減及高含水后期提高油田采收率工作中，聚合物驅(qū)已經(jīng)成為的非常重要的技術(shù)手段，將為遼河油田保持千萬噸規(guī)模穩(wěn)產(chǎn)提供有力的技術(shù)保障。

1 聚合物及采油工藝技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀

聚合物驅(qū)是一種提高采收率的方法，在宏觀上，它主要靠增加驅(qū)替液粘度，降低驅(qū)替液和被驅(qū)替液的流度比，從而擴(kuò)大波及體積；在微觀上，聚合物由于其固有的粘彈性，在流動過程中產(chǎn)生對油膜或油滴的拉伸作用，增加了攜帶力，提高了微觀洗油效率。當(dāng)前油田采油技術(shù)發(fā)展迅猛，聚合物驅(qū)油等技術(shù)已成為東部油田實現(xiàn)技術(shù)接替穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。我國目前市場上的均聚物種類主要有：聚丙烯酸及其鹽、聚馬來酸及其鹽。我國目前針對聚合物分散劑的國家標(biāo)準(zhǔn)有三個：①聚丙烯酸及其鹽。②聚馬來酸及其鹽，③丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。關(guān)于丙烯酸-AMPS共聚物。聚合物分散劑的品種共有兩類：均聚物，共聚物，在油田采油技術(shù)中，國內(nèi)聚合物驅(qū)己形成了配套工藝技術(shù)。從原料、設(shè)備、生產(chǎn)到技術(shù)攻關(guān)己形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)。

2 聚合物三次采油技術(shù)裝置

無論注聚還是三元復(fù)合驅(qū)，注入的關(guān)鍵設(shè)備為三部分：聚合物分散裝置（包括自控）、注聚泵及流量計量。

注聚泵。生產(chǎn)注聚泵的國內(nèi)廠家眾多，主要有大港總機(jī)廠、重慶水泵廠、本溪水泵廠等。據(jù)使用效果反映，重慶水泵廠的注聚泵性能較好，聚合物降解率低（1%～3%）。

聚合物分散裝置。國內(nèi)多數(shù)油田配套企業(yè)能夠自行生產(chǎn)，所采用的都是近潤濕分散后大罐熟化的辦法。

聚合物及水的高壓計量。主要采用LDG電磁流量計（大港儀表廠）、L22金屬高轉(zhuǎn)子流量計（天津宇光儀表廠研究所）、ZDY型高壓磁流量計等裝置，以上儀表各自反映良好。

3、聚合物分散溶解裝置的主要特點

聚合物注入油層中，一方面是控制水淹層段中水相流度，改善水油流度比，提高水的實際驅(qū)油效率；另一方面是降低高滲透率的水淹層段中流體的總流度。將會產(chǎn)生兩種重要作用：一是聚合物的滯留引起油層滲透率下降，二是增加水相黏度。所以，油層注入聚合物后，將會產(chǎn)生兩種作用與機(jī)理：驅(qū)替相的流度就越小，驅(qū)替相與被驅(qū)相流度比就越小，聚合物驅(qū)擴(kuò)大油層宏觀和微觀波及效率的作用就越大，使低滲透率層段見水線推進(jìn)的速度變差一些，調(diào)整后進(jìn)行吸水剖面，可以提高實際波及系數(shù)。黏度越高，殘余阻力系數(shù)越大，采出值就越高。

1.2常用驅(qū)油聚合物

如果要確保聚合物溶液不會發(fā)生魚眼、結(jié)團(tuán)及沉降現(xiàn)象，就需要自動控制系統(tǒng)來保證聚合物干粉均勻定量的輸送，能夠保證聚合物干粉與水完全混合，這樣的情況下，內(nèi)部裝置采用合理工藝保證聚合物溶液不會產(chǎn)生化學(xué)降解與機(jī)械降解。整套裝置采用集散式控制系統(tǒng)，自動化程度高，裝置的主要電器元件、控制儀表及機(jī)泵均引進(jìn)國外成熟產(chǎn)品，得以充分保證該系列裝置在技術(shù)上的先進(jìn)性與可靠性。

液位聚合物自動跟蹤控制的工作狀況分析。如果大部分時間攪拌機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，也就是說，在分散初溶過程中大部分時間只是靠混合頭水粉直接混合，并無攪拌直接輸出到熟化罐。目前，分散裝置液位控制，在罐滿液位時停止進(jìn)水，進(jìn)藥，中液位時開始啟動攪拌機(jī)攪拌，在罐低液位時停排液泵，為保持進(jìn)水，進(jìn)粉的連續(xù)常常設(shè)定排液速度略大于進(jìn)水速度，正常工作時溶解罐液位大部分時間處于中低液位由于長時間液位在較低狀態(tài)，溶解罐底部造成自然漩渦，排液泵在吸入時必然吸入部分空氣，此時水粉幾乎來不及充分混合即被排出， 同時，排液泵采用的是單螺桿泵，其定子是橡膠制品，在供液不足吸入空氣情況下，定子摩擦力增加，發(fā)熱加快定子損壞，設(shè)備運轉(zhuǎn)振動增強(qiáng)，無功損耗增加。所以對聚合物母液的常規(guī)指標(biāo)危害嚴(yán)重，造成大量干粉浪費，結(jié)塊和沉積對流程造成堵塞；

工藝改進(jìn)和裝置原理。當(dāng)前油田采油技術(shù)發(fā)展迅猛，聚合物驅(qū)油等技術(shù)已經(jīng)成為東部油田實現(xiàn)技術(shù)接替穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。作為稠油油藏斷層相對較多、斷塊較為復(fù)雜、縱向上層數(shù)多的特點的遼河油田各區(qū)塊，針對轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的區(qū)塊進(jìn)入開采的中后期，油藏條件變化很大的特點，對不同油層的原油儲量、油藏條件精確注汽，必須采用V型內(nèi)錐流量計和渦街流量計兩種計量方式，結(jié)合國外的擋板計量方式，重新開發(fā)計算公式，設(shè)計出能夠精確計量單井用汽量的計量器，同時還要吸取國外做法將蒸汽輸送管線采用T型分布，降低熱量損失，減少了外網(wǎng)管線的長度，可以得到十分明顯的效果。

現(xiàn)場應(yīng)用分析。從遼河油田某區(qū)塊反饋的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析和統(tǒng)計，清閥，清過濾器周期延長為原來2-4倍；同濃度下母液粘度指標(biāo)提高10%-15%；節(jié)電20%左右，減少維修費15萬元；直接經(jīng)濟(jì)效益30萬元/年以上.該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，壽命10年以上.同時，在相同情況下，可以適當(dāng)減少熟化時間，從而提高配制站整體輸液能力，達(dá)到節(jié)約電能、環(huán)保的良好效果。

工藝改進(jìn)和推廣。由于我國長期以來在環(huán)氧化物線性聚合方面的相關(guān)技術(shù)水平較低，以目前的技術(shù)水平完善聚合工藝的道路還很漫長，進(jìn)一步的工業(yè)化將存在相當(dāng)大的難度。北京化工大學(xué)的熊蓉春老師已經(jīng)在實驗室合成了聚環(huán)氧琥珀酸，并對其性能進(jìn)行了測定，讓我們看到了發(fā)展的曙光。國內(nèi)對聚合物分散劑中，聚環(huán)氧琥珀酸，具有相當(dāng)好的生物降解性能，且同劑量下的阻垢效果明顯優(yōu)于HEDP和PAA；國內(nèi)有人提出了在制造環(huán)氧琥珀酸方面采用了不同于國外的技術(shù)，是采用順酐與鈣離子螯合成鈣鹽，在環(huán)氧化的過程中，以沉淀的形式析出，從而大大提高了環(huán)氧化的收率，且易于精制，具有良好的應(yīng)用前景。

4 聚合物裝置的改進(jìn)趨勢和未來發(fā)展方向

現(xiàn)在的分散裝置，一般是采用電動調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定上水速度，人工調(diào)節(jié)給粉量（下粉變頻器頻率），電動閥價格昂貴，易損壞。

如果根據(jù)本文提示，也采用下粉速度即使跟蹤上水速度，可以去掉電動調(diào)節(jié)閥，即保證了聚合物母液濃度配制精度，又節(jié)約了投資，減少系統(tǒng)隱患，減小系統(tǒng)維修機(jī)率。

5 結(jié)論和認(rèn)識

在石油勘探新增儲量十分有限的東部老油田，聚合物驅(qū)油技術(shù)對于保持油田穩(wěn)產(chǎn)起到了重要的保障和穩(wěn)定作用，是穩(wěn)定東部的一個重要技術(shù)力量，但是由于后備儲量嚴(yán)重不足、油田產(chǎn)油量逐年遞減、特別是井網(wǎng)加密的措施已經(jīng)對可采儲量的提升十分有限，特別是高含水階段，我們可以采用的措施手段已經(jīng)越來越少，增油量也已經(jīng)不能彌補(bǔ)油田遞減的速度情況下，對于解決保持原油生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的這一難題，對于遼河油田千萬噸產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)的任務(wù)異常艱巨，需要全體采油、地質(zhì)、勘探開發(fā)人員共同的努力，為老油田的穩(wěn)產(chǎn)接替和提高采收率展開了廣闊的前景。

（作者單位：中國石油遼河油田公司特種油開發(fā)公司）