印尼油田的聚合物流變性測試

大慶油田設計院

印尼油田的聚合物流變性測試

李夢坤大慶油田設計院

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流變儀測試其在不同條件下的流變性。結果表明，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。結合國內油田聚合物配制經驗，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油田將采用三元復合體系進行驅油，所用聚合物需具備抗高溫和高礦化度的性能。本文通過測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流變儀測試其流變性。

聚合物為KYPAM—7SH（A），北京恒聚油田化學劑有限公司生產（以下簡稱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，根據印尼油田采出液溫度（約80℃），測試了4個不同溫度條件下聚合物溶液的流變性。從測試結果可以看出，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A型聚合物溶液黏度的影響，根據該聚合物的特征，測試了4種不同濃度下聚合物溶液的流變性。從測試結果可以看出，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。這是因為聚合物的質量濃度越高，單位體積內的分子數越多，分子之間相互吸引和相互纏結的能力越強，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，黏度約為300mPa·s；濃度為10 000mg/L時，黏度約為1 000mPa·s；濃度為15 000mg/L時，黏度約為3 000mPa·s；濃度為20 000mg/L時，黏度約為6 000mPa·s。結合國內油田聚合物配制經驗，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。這是因為當剪切速率較低時，溶液承受的剪切應力小，聚合物分子線團相互靠近、纏結，分子間引力較大，溶液表現出較高的黏度。隨著剪切速率的增大，溶液承受的剪切應力增加，聚合物的無規則分子線團被拉直，聚合物分子間的網狀結構被破壞（或部分破壞），導致分子之間的吸引力和柔性分子之間相互纏結的能力減小，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，其分子網狀結構被破壞得越嚴重，因而黏度下降的幅度就越大。

2.4 流變模型

A型聚合物的流變試驗結果表明，該聚合物溶液在試驗條件下為剪切稀釋（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n<1，說明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k越大，流變指數n越小，說明濃度越大，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k和流變指數n相差無幾，說明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

3 結論

（1）聚合物溶液在試驗剪切速率范圍內，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。當濃度為10000mg/L時，10s-1剪速下的黏度約為1000mPa·s。結合國內油田聚合物配制經驗，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