聚合物溶液粘度影响因素研究

1 概述 

作为一种重要的三次采油技术，聚合物驱用聚合物水溶液为驱油剂，以增加注入水的粘度，提高其波及效率，使原油采收率的到显著提高。一般来讲，聚合物溶液的粘度与驱油效果成正比。 

影响聚合物溶液粘度的因素是多方面的，包括金属离子、pH值、温度、搅拌速度和时间等。搞清这些因素对粘度的影响程度，对指导聚合物的现场配制、提高聚合物溶液粘度的保留率、确保聚合物驱的效果有十分重要的意义。 

　　

2 实验仪器和药品2.1 主要实验仪器 

　　

布式粘度计DV-Ⅱ，RW20型电动搅拌器，HH-6型电热恒温水浴锅，JCHG-5型恒温干燥箱，PHS-3C型酸度计，AW220型天子天平、50mL酸、碱滴定管。 

　　

2.2 主要实验药品 

　　

分析纯NaCl，KCl，CaCl2，MgCl2·6H2O，Na2CO3，蒸馏水，聚合物干粉（分子量为750×104～900×104）。 

　　

3 影响因素分析 

　　

3.1 金属离子对聚合物溶液粘度的影响 

　　

3.1.1？一价金属离子对聚合物溶液粘度的影响 

　　

室温下，测定不同Na 、K 含量下的聚合物溶液的粘度。随着金属离子含量的增加，溶液的粘度快速降低。浓度大于500 mg/ L以后，粘度下降趋势变缓。 

　　

塔2区块聚合物配注站用水矿化度在1000mg/L，塔2区块地层水矿化度在3000mg/ L，其中Na 、K 离子含量在1500mg/L，对粘度效果有明显影响（表1所示）。着Ca2 和Mg2 浓度的增加，粘度急剧下降，当浓度大于200 mg/L以后，粘度下降趋势变缓。Ca2 和Mg2 会引起聚合物分子间发生缩聚，从而使分子链变短，直接导致溶液的粘下降。 

　　

塔2区块聚合物配注站用水矿化度在1000mg/L，塔2区块地层水矿化度在3000mg/ L，Ca2 、Mg2 离子含量在15mg/L，浓度变化对粘度影响比较明显（表2所示）。 

　　

3.2 pH值对聚合物溶液粘度的影响 

　　

1000mg/L的聚合物溶液加入NaOH溶液和HCl溶液调节pH值，测定不同pH值溶液的下粘度值。聚合物溶液的粘度随着pH值的增加而增大；pH值在7～8时，粘度达到最大值；pH>8后粘度逐渐下降。可以看出，pH值在6～9具有较高的粘度值，因此在配制聚合物溶液时，最好使用pH值偏中性的清水（表3所示）。 

　　

3.3 温度对聚合物溶液粘度的影响 

　　

测定在不同温度下，1000mg/L聚合物溶液粘度。随着温度每升高10℃，粘度下降20%左右。过低的温度也不利于聚合物的水化溶解。因此，配制温度应在15℃～30℃之间（表4所示）。 

　　

在室温下配制1000mg/L聚合物溶液，以不同转速分别搅拌1h，测其粘度。聚合物是对剪切十分敏感，在较低速率下，聚合物分子线团相互靠近，呈现出较高的粘度；剪切增强到一定程度后，使大分子链发生断裂，溶液的粘度随着速率的加快而迅速下降。一般情况下，搅拌速率应控制在150r/min以下（表5所示）。拌时间的增长，溶液分散均匀，再延长搅拌时间，便发生剪切。粘度随着时间增长而增大，在3h时达到极值，然后逐渐降低。在配制聚合物溶液时，搅拌时间应不超过3h。塔2区块聚合物配注站搅拌时间2h，搅拌速度50～60r/min，能够较好的保存溶液粘度（表6所示）。 

　　

3.5 悬浮固体对聚合物溶液粘度的影响 

　　

通过测定含有不同含量的高岭土的1000mg/L聚合物溶液，分析悬浮固体对聚合物溶液粘度的影响。可见，悬浮物对聚合物溶液的初始粘度影响不大不大，在很小的范围内波动。悬浮固体含量对聚合物粘度影响不大。但悬浮固体中包含胶体、金属离子等物质会影响粘度的稳定性，因此应当控制污水中悬浮固体含量（表7所示）。 

　　

图7？悬浮物对聚合物溶液粘度的影响3.6 聚合物溶液粘度稳定性 

　　

用矿化度3000mg/L模拟地层水配制浓度分别为500mg/L，1000 mg/L的母液，将溶液分别装满50mL比色管中，瓶口密封，置于45℃恒温箱中，按设定的时间取样进行粘度测定。从已知数据可见，聚合物在模拟底层条件的恒温体系中，粘度有小幅度的损失（表8所示）。 

　　

4 结论 

　　

（1）聚合物溶液具有酸敏性，pH值应控制在6～9之间。 

　　

（2）聚合物溶液具有热敏性，在配制时应尽量选择较低的温度，以15℃～30℃为宜。 

　　

（3）聚合物溶液具有很盐敏性。应当尽量用矿化度较低的清水配制，少用污水，以减少矿化度对粘度的影响。 

　　

（4）聚合物溶液具有速敏性，溶液的粘度随剪切速率的上升而下降。搅拌速率在150 r/min以下，搅拌时间在3h以内。