管道對聚丙烯酰胺溶液的影響機理實驗研究

張敏

摘要：錦16塊二元復合驅是油田公司的重點實驗項目，現場配制的聚丙稀酰胺溶液要通過管道輸送到注入井，在生產現場中帶有采用內涂層襯管的專用管道以降低材質對溶液粘度的降解做用，投產后針對地面工程粘度損失高的問題，分別從管線內壁、彎頭兩個方面進行專項研究，以指導現場進行工藝改造。

關鍵詞：配制條件;熟化時間;溫度;配制用水;攪拌速度;減少粘損

1.管線對聚丙烯酰胺溶液粘度的影響

為研究管線對聚丙烯酰胺溶液的影響機理，將從螺桿泵打出的溶液流經一定長度的管線，在管線的前后兩段分別取樣，通過對比兩個樣品，得到該實驗條件下的降解率。然后改變流量和管線長度，研究流量和管線長度對聚丙烯酰胺粘度的影響規律。

首先在管線長度L=16m時的情況下進行研究，流量分別設置為0.12，0.24，0.36，0.48，0.6m3/h。

圖1為流量Q=0.12 m3/h時入口溶液和入口溶液粘度曲線。從圖中可以看出，入口溶液和出口溶液隨著剪切速率的增加，溶液粘度逐漸下降。另外，在剪切速率v≤11sec-1時，入口溶液粘度大于出口溶液粘度，但隨著剪切速率的增加，兩者之間的差距逐漸減小。當剪切速率超過11sec-1時，二者幾乎沒有差別。

取旋轉流量計轉速為30rpm時的粘度研究管線對聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。當流量Q=0.12 m3/h時，入口溶液的粘度為1375.8mPa·s，出口粘度為1243.9 mPa·s。降解率：

以同樣的方法算得其它四種流量下的降解率，做降解率隨流量的變化曲線，隨著流量的增加，溶液的降解率也增加，但幅度不斷減小。這是由于，工程經驗表明，管線對流經管線的溶液剪切速率與溶液流速成一階正比關系。

改變管線長度，分別為4m，8m，12m，16m，30m，50m，80m，測量入口溶液和出口溶液的粘度，計算管線對聚丙烯酰胺溶液的降解率，從而觀察管線長度對聚丙烯酰胺的粘度的影響規律。隨著管線長度的增加，出口粘度不斷降低，且降低幅度不斷減小。這是由于隨著管線長度的增加，管線對聚丙烯酰胺的剪切時間增加，原已滲透到大分子內部的內含溶劑，在剪切作用下被迫擠出，無規線團尺寸減小，溶劑分布在無規線團之間，從而使聚丙烯酰胺的酰胺基更多地與水分子作用而使大分子變得柔順，流體力學體積和粘度也變小。

2.彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機理實驗研究

為研究彎頭對聚丙烯酰胺溶液的影響機理，將從螺桿泵打出的溶液流經一定個數的彎頭，在彎頭的前后兩段分別取樣，通過對比兩個樣品，得到該實驗條件下的降解率。然后改變流量和彎頭個數，研究流量和彎頭個數對聚丙烯酰胺粘度的影響規律。

首先在彎頭個數為12時的情況下進行研究，流量分別設置為0.12，0.24，0.36，0.48，0.6m3/h。

圖2為流量Q=0.12 m3/h時流經彎頭的入口溶液和入口溶液粘度曲線。從圖中可以看出，入口溶液和出口溶液粘度隨剪切速率的變化規律與圖1呈現的規律相同。另外，在剪切速率v≤11sec-1時，入口溶液粘度大于出口溶液粘度，但隨著剪切速率的增加，兩者之間的差距逐漸減小。當剪切速率超過11sec-1時，二者幾乎沒有差別。

取旋轉流量計轉速為30rpm時的粘度研究管線對聚丙烯酰胺溶液的降粘作用。當流量Q=0.12 m3/h時，入口溶液的粘度為1225.74mPa·s，出口粘度為1134.55 mPa·s。降解率：

以同樣的方法算得其它四種流量下的降解率，做降解率隨流量的變化曲線，隨著流量的增加，溶液的降解率也增加，但幅度不斷減小。

改變彎頭個數，分別為20，40，60，80，測量入口溶液和出口溶液的粘度，計算彎頭對聚丙烯酰胺溶液的降解率，從而觀察彎頭個數對聚丙烯酰胺的粘度的影響規律，隨著管線長度的增加，出口粘度不斷降低，且降低幅度不斷減小。

3.結論

降低管線流速、減少管線長度、減少彎頭個數能夠降低聚丙烯酰胺溶液粘度損失，有利于提高三次采油的采油率。

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