分压注入工具对溶液分子线团尺寸的影响研究

吴迪 李伊兰 杨兴宙 张伟文 韩册 张威

摘 要：为了研究分压注入工具对不同组分溶液的剪切作用，采用动态光散射（DLS）方法，研究了不同流量下，分压注入工具对不同组分聚合物溶液和三元复合溶液分子线团尺寸的影响。结果表明，初始溶液中聚合物的分子量越高、浓度越大或流经分压注入工具的流量越大时，分压注入工具对溶液的剪切作用越大，分子线团尺寸改变越明显。实验结果可为油田分层开采时分压注入工具型号的选择提供理论支持。

关 键 词：分压注入工具；分子线团尺寸；DLS

中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0677-03

Abstract： In order to study the shear effect of different components of the solution by the depressurizing tools， dynamic light scattering （DLS） method was used in the study on the influence of depressurizing tools on coil dimension in polymer solution and ASP solutions under different flow rates. The results show that， the larger the solution molecular weight， the higher the polymer concentration and the larger the flow rate of solution， the larger the shear effect of the depressurizing tools and the greater the solution coil dimension change.

Key words： Depressurizing tools； Coil dimension； DLS

聚合物驱和三元复合溶液驱是油田提高采收率的主要手段[1，2]，由于溶液流经分压注入工具时不断受到降压槽的剪切作用[3，4]，其分子线团尺寸将会发生显著变化，严重影响了分层开采时对聚合物溶液和三元复合溶液的流度控制能力[5，6]。目前尚无针对分压注入工具对溶液分子线团尺寸影响的相关研究，造成实际生产中分注工具型号的选择一般靠经验选取，缺乏理论根据。本文旨在采用动态光散射（DLS）方法，对流经分压注入工具内聚合物溶液和三元复合溶液分子线团尺寸的影响进行实验，研究结果对油田分层开采时溶液组分和分压注入工具型号的选择具有重要参考价值。

1 实验部分

1.1 实验药剂

聚合物：大庆炼化产分子量分别为1 600×104、1 900×104和2 500×104的聚合物；

表面活性剂：烷基苯磺酸盐，加量0.3%；

强碱：NaOH，加量1.2%；

弱碱：Na2CO3，加量1.2%；

水：人工配置盐水（矿化度6 778 mg/L），和高矿化度人工配置盐水（矿化度16 973 mg/L）。

1.2 实验装置

测定溶液分子线团尺寸仪器为多角度激光散射仪系统（BI-200SM）。

实验使用降压槽槽数为10的分压注入工具，结构如图1所示。

2 实验方案

针对聚合物溶液、强碱三元溶液、弱碱三元溶液、经高温高矿化度处理的弱碱三元溶液，各配置成分子量为1 600万浓度为2 000 mg/L、分子量为

1 900万浓度为1 500 mg/L、分子量为1 900万浓度为2 000 mg/L、分子量为1 900万浓度为2 500 mg/L、分子量为2 500万浓度为2 000 mg/L的溶液，共20种。首先在溶液未经过分压注入工具时取样，再以100、200 m3/d流速通过槽数为10的分压注入工具，然后取样，制样后进行DLS测试，测得试样分子线团尺寸。

3 实验结果与分析

溶液未经过分压注入工具（流量为0 m3/d）、以及分别以100、200 m3/d流量经过分压注入工具后，各溶液分子线团尺寸实验结果见表1。

其中，不同聚合物分子量和浓度下，聚合物溶液以不同流量流经分压注入工具，剪切前后的分子线团尺寸对比如图2所示。

由图2可知，聚合物分子量越大，分子链越长或构象越复杂，其在稀溶液中分子链的体积越大，DLS测试的聚合物分子线团尺寸越大；此外，在聚合物分子量相同的溶液中，聚合物浓度越高，分子链越长，一个分子链所含带电基团越多，分子线团内的总静电斥力越强，分子线团尺寸越大。

溶液组分相同，流经分压注入工具的流量分别为0、100、200 m3/d时，聚合物分子受到的剪切作用递增，流过分压注入工具时的流量越大，则经分压注入工具剪切后的分子线团尺寸与剪切前相比差值越明显。

不同聚合物分子量下，不同类型溶液以200 m3/d流量流经分压注入工具，剪切前后的分子线团尺寸对比如图3所示。

由图3可知，溶液中聚合物浓度相同，聚合物分子量分别为1 600万、1 900万、2 500万时，分子线团尺寸依次递增。以相同流量流经分压注入工具后，溶液初始聚合物分子量越大，分压注入工具对溶液的剪切作用越大，对分子线团尺寸造成的影响越明显，则经分压注入工具剪切后的分子线团尺寸与剪切前相比差值越大。

不同聚合物浓度下，不同类型溶液以200m3/d流量流经分压注入工具，剪切前后的分子线团尺寸对比如图4所示。

由图4可知，溶液中聚合物分子量相同，浓度分别为1 000、1 500、2 000 mg/L时，分子线团尺寸依次递增。以相同流量流经分压注入工具后，溶液中聚合物浓度越大，分压注入工具对溶液的剪切作用越大，对分子线团尺寸造成的影响越明显，则经分压注入工具剪切后的分子线团尺寸与剪切前相比差值越明显。

不同类型的溶液，以200 m3/d流量流经分压注入工具，剪切前后的分子线团尺寸对比如图5所示。

由图5可知，溶液中聚合物分子量和浓度相同，溶液类型不同时，分压注入工具对溶液的剪切作用也不同，以相同流量流经分压注入工具后，剪切后的聚合物溶液、强碱三元复合溶液、弱碱三元复合溶液、高温高矿化度弱碱三元复合溶液的分子线团直径大小依次递减，聚合物溶液、强碱三元复合溶液、弱碱三元复合溶液、高温高矿化度弱碱三元复合溶液流经分压注入工具前后分子线团尺寸减小程度也依次递减。

4 结 论

（1）流量相同时，溶液中聚合物分子越大或浓度越高，分压注入工具对溶液的剪切作用越大，剪切前后分子线团减小程度越大。

（2）溶液中聚合物分子量和浓度相同时，流过分压注入工具时的流量越大，分压注入工具对溶液的剪切作用越大，剪切前后分子线团减小程度越大。

（3）相同聚合物分子量和浓度的聚合物溶液、强碱三元复合溶液、弱碱三元复合溶液、高温高矿化度弱碱三元复合溶液，流经分压注入工具的流量相同时，分子线团尺寸依次递减，剪切前后分子线团尺寸差异也依次递减。

参考文献：

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[2]张学佳，纪巍，康志军，孙大勇，王建，那荣喜. 三元复合驱采油技术进展[J]. 杭州化工，2009，02：5-8.

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