聚丙稀酰胺溶液混配方式与降解率关系研究

张敏

摘 要：二元驱的基本工艺过程为首先将聚丙稀酰胺配制成一定浓度的溶液，经管线输送到注入站后，经静混器与按不同配比与稀释水混配成不同浓度的注入溶液，经井口注入单井。但在粘度损失评价过程中发现静态混合器的粘度损失较大，经过调研三元驱，降低静态混合器的降解仍是一个不断研究的课题。本次研究针对锦16二元驱的工艺特点，对垂直汇流与水平汇流进行降解率实验研究，以寻求研制新型静态混合器的突破口。

关键词：垂直汇流;水平汇流;降解率

1测量方法

在工业生产中，降解率的定义是单相液体通过静态混合器后的粘度降解率，因此，实验中也用单相液体的降解率来评估静态混合器的降解性能，根据定义可计算降解率E：

式中：μ1——聚丙烯酰胺母液在静态混合器入口的粘度，mPa·s;

μ2——聚丙烯酰胺母液在静态混合器出口的粘度，mPa·s。

在静态混合器的降解实验中，待泵和混合器运行稳定后，在静态混合器的入口和出口处分别取样，用LDV-1+PRO型旋转粘度计在16个转速下（转速范围为5rad/min～90rad/min），分别测量入口和出口聚丙烯酰胺溶液的粘度，计算出静态混合器对聚丙烯酰胺母液的降解率。

2 降解率试验

试验结果为，两种汇流的降解率都会产生降解，随着流量的增大，降解率增大，而且垂直汇流的降解率略高于水平汇流。相比之下，垂直汇流由于受到重力的作用，流动时流体的重力势能转化为动能，因此垂直汇流时管内的流速大于水平回流时馆内的流速，流速越大，对聚合物的剪切作用增大，降解程度大，因此垂直汇流的降解率大于水平汇流。

3 管型通道与剪切速率的關系

在工程上一般用以下经验公式来表示：

其中u—流体通过直径为d的孔眼的流体速度，或线速度;

d—流体通过的孔眼直径。

公式用于计算管线壁处整体溶液的剪切速率。也可以计算聚合物溶液进入炮眼或裂缝处的剪切速率。从公式可以看出，聚合物溶液的剪切速率与通过孔眼或管线的流速成正比，与管线的直径成反比。也就是说，聚合物溶液只要在管线中流动就存在着剪切降解，只是程度不同。

管径突然扩张和突然收缩后的流态变化示意图

管径变化见示意图，在流道截面积突然缩小的情况下，当流体流至2—2截面时总有一部分流体要与截面的壁面发生碰撞而改变方向，产生缩径现象，从而使剪切速度增加。当流道截面积突然扩大的情况下在1—1截面后的主流外边形成旋涡区，使剪切速率增加。

4 混合实验

随着流量的增加，两种流动方式的样本方差逐渐减小，同样的流量条件下，垂直汇流的样本方差小于水平汇流。这是因为，随着流量的增加，装置内流速增大，促进了两相流体的混合，混合越来越均匀，因此随着流量的增加，二者样本方差都在减小。相比之下，垂直汇流混合作用强，因此垂直汇流的混合效果优于水平汇流，垂直汇流的样本方差比较小。

5结论

垂直汇流装置降解率大于水平汇流装置，但混合效果好于水平汇流。克服这因管径变化造成的剪切时，主要在结构进行改造，具体措施就是在变径处加工成45度导角。

参考文献：

[1]胡博仲 刘恒 李林 聚合物驱采油工程【M】，北京，石油工业出版社，1997;87～102

[2]邵振波 周吉生 孙刚等 部分水解聚丙稀酰胺驱油过程中机械降解研究（J），石油化学 2005，22（1）：72～77。