聚表劑與聚合物的特性差異研究

董　燕　大慶油田工程有限公司

聚表劑與聚合物的特性差異研究

董燕
大慶油田工程有限公司

大慶油田進(jìn)行了聚表劑驅(qū)油的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了一定的效果。針對(duì)油田應(yīng)用的聚表劑（A/BⅢ型）和聚合物，開(kāi)展了其物料特性、溶解特性、流變特性等方面的研究，結(jié)果表明聚表劑和聚合物之間存在較大的差異，明確了聚表劑（A/BⅢ型）和聚合物（2 500萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量）之間的差異。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可正確評(píng)價(jià)已建聚合物配注工藝的適應(yīng)性，從而確定已建聚合區(qū)配注工藝設(shè)施是否需要改造以及改造的措施，最大限度地利用已建設(shè)施，降低工程建設(shè)投資。

聚表劑；聚合物；黏度；溶解；溫度

1　聚表劑和聚合物粉體的特性

聚表劑是一種用于提高采收率的高分子化合物。聚合物合成過(guò)程中，在聚合物分子結(jié)構(gòu)中引入帶有表面活性的基團(tuán)，生成了具有表面活性功能的聚合物，簡(jiǎn)稱(chēng)聚表劑［1］。

1.1粒度分布

對(duì)不同型號(hào)的聚表劑（AⅢ型、BⅢ型）與2 500萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量聚合物，用AS200 control“g”篩分儀篩分了100 g干粉中不同粒度直徑聚合物并稱(chēng)其質(zhì)量，確定了聚表劑粒度分布規(guī)律。

試驗(yàn)結(jié)果：聚表劑粒徑大部分都在106～1000μm之間，粒徑中值為250 μm。

聚合物（相對(duì)分子質(zhì)量：2 500萬(wàn)）粒徑大多數(shù)在106～1 000 μm之間，有5.78%大于1 000 μm，粒徑中值為250 μm。聚表劑干粉的小粒徑所占的比例高于聚合物，會(huì)影響分散裝置供料器的聚表劑干粉計(jì)量準(zhǔn)確度。

1.2綜合特性

用粉體綜合特性測(cè)試儀對(duì)聚表劑（A/BⅢ型）和聚合物進(jìn)行了綜合測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1數(shù)據(jù)可知：聚表劑的松散密度均比聚合物小18.41%，振實(shí)密度小16.6%，說(shuō)明單位容積內(nèi)聚表劑粉體要比聚合物重量輕，同樣容積的聚合物干粉儲(chǔ)罐儲(chǔ)存聚表劑時(shí)，儲(chǔ)存量會(huì)降低約15%；聚表劑分散度比聚合物小6倍，說(shuō)明聚表劑比聚合物更易結(jié)團(tuán)成塊，從而堵塞下料器；聚表劑的崩潰角41°遠(yuǎn)大于聚合物的崩潰角25°，說(shuō)明聚表劑料罐罐底的傾角要必須大于聚合物的儲(chǔ)罐，否則就會(huì)影響料管的有效容積。

表1　聚表劑和聚合物粉體綜合性質(zhì)

2　聚表劑和聚合物的溶解特性

配制聚表劑溶液一般用清水或深度處理污水兩種水質(zhì)［2］。在大慶油田，四季的清水溫度在5～20℃，深度處理污水溫度在20～35℃。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)聚表劑溶液配制條件，在室內(nèi)將聚表劑和聚合物干粉在5～35℃溫度下用清水和深度處理污水分別配制濃度為1 000～7 000 mg/L的溶液，用布氏黏度計(jì)檢測(cè)其黏度。當(dāng)溶液黏度恒定時(shí)，即溶解過(guò)程出現(xiàn)平臺(tái)時(shí)，所需攪拌時(shí)間即為聚表劑（或聚合物）的溶解時(shí)間，由此可以直接檢測(cè)聚表劑（或聚合物）的溶解速度。

試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1） 相同溫度條件下，（A/BⅢ型聚表劑）溶液濃度越高，溶解速度越慢，但熟化時(shí)間都在120min之內(nèi)。

（2）污水配制的3種溶液黏度均低于清水配制的溶液黏度。

（3）3種粉體溶解速度隨溫度的升高而越易溶解。

3　聚表劑和聚合物溶液的流變特性

用清水或深度處理污水分別配制1000～7000mg/L的AⅢ型、BⅢ型聚表劑溶液和聚合物溶液，用RS-150流變儀測(cè)定了所配溶液在5～30℃的流變特性。

試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）聚表劑溶液黏度對(duì)溫度敏感性不強(qiáng)。相同濃度下，溫度對(duì)聚表劑溶液（Ⅲ型）和聚合物溶液的黏度影響不大。

（2）聚表劑溶液的黏度具有剪切稀釋性，呈指數(shù)曲線下降。由圖1和圖2可以看出，在同一溫度（25℃）條件下隨著剪切速率的增大，聚合物溶液的黏度具有剪切稀釋性，隨指數(shù)曲線下降。

圖1　聚表劑溶液剪切速率與黏度關(guān)系曲線

（3）聚表劑溶液的稠度系數(shù)大于聚合物溶液。采用RS-150流變儀對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸處理后，得到了不同濃度聚表劑溶液的流變參數(shù)，從流變方程（冪律方程τ=K·Drn）的類(lèi)型可以看出，聚表劑溶液與目前常用的中高分子量聚合物溶液一樣，可用同一種流體模型的流變方程來(lái)描述其流變特征，確定聚表劑溶液屬于冪律流體。

圖2　聚合物溶液剪切速率與黏度關(guān)系曲線

4　結(jié)論

（1）聚表劑干粉的小粒徑所占的比例高于聚合物。

（2）利用已建聚合物的配制工藝設(shè)備，聚表劑熟化時(shí)間在120 min之內(nèi)。

（3）聚表劑溶液屬于冪律流體。

［1］李杰訓(xùn).聚合物驅(qū)油地面工程技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：28-30。

［2］趙利.聚表劑的性能研究［D］.大慶：大慶石油學(xué)院，2010：6.

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.013

2015-02-03