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摘 要：注聚合物采油技术是近几年发展起来的稠油油田在高含水开发阶段提高采收率的一种技术，由于聚合物是一种高分子物质，它的水溶液与水相比具有很高的粘度，其驱油效率远高于水，但是聚合物的水溶液在其注入过程中，由于注入设备、管道等作用对聚合物有一定的剪切和降解作用，导致聚合物水溶液的粘度降低，从而降低聚合物的驱油效率。针对聚合物在注入过程中剪切和降解的影响因素进行分析，提出了减少剪切和降解等方面的建议，达到提高聚合物注入粘度的目的。
关键词：聚合物；注入粘度；机理；措施
中图分类号：O632.14
引 言
注聚合物采油是近年发展起来的稠油油田在高含水开发阶段提高采收率的一种技术，其基本原理是利用聚合物（聚丙烯酰胺）的水容液具有较高粘度的特性，当具有一定粘度的聚合物的水溶液被注入油层，由于其粘度比水的粘度高，驱油效率比水的就高，从而能够提高油田的采收率。油田的采收率与注入剂的粘度有关，粘度越高其驱油效率也越高，因此如何提高注入到油层的聚合物的粘度，是影响其驱油效率的关键。但是由于聚合物是一种通过聚合形成的高分子化合物，在注入过程中通过各种机械设备增压和各种管道等机械装置，对聚合物分子产生不同程度的剪切和降解作用，从而降低了聚合物溶液的粘度。在聚合物的注入过程中，能引起聚合物剪切和降解主要是：搅拌器、喂入泵、单井注入泵、地面管道、井口、油管、油层套管等。
1 地面泵对聚合物剪切的影响与措施
地面泵有两种，一种是喂入泵、另一种是单井注入泵。矿场使用的喂入泵一般是螺杆泵，单井注入泵一般是三柱塞的往复泵。由于这两种泵的机械运行状态的不同，对聚合物的剪切性质也不同。聚合物是丙烯酰胺经过聚合形成的高分子链，它的水溶液分子是呈舒展状，其经过机械作用分子链就会断裂，形成相对较低的分子，我们称这种现象为聚合物的剪切现象。
1.1单井注入泵对聚合物剪切的影响
聚合物母液通过喂入泵低压输出到单井注入泵，单井注入泵是低压进高压出，由于目前矿场采用的单井注入泵多是三柱塞的往复泵，柱塞往复泵的特性就是流体的间歇流动性，泵的进出口阀门处于交替开、关状态，聚合物溶液时常被泵阀截断，处于不连续状态，对聚合物有很大的剪切作用，这种剪切作用是难以避免的。另外泵的柱塞连续撞击聚合物溶液，对聚合物产生剪切。柱塞往复泵的质量包括泵进出口阀密封性、流通道的合理性与光滑性、泵柱塞的形状、密封等。对于柱塞往复泵来讲，影响聚合物剪切最严重的一是泵进出口阀开、关造成的剪切，二是泵进出口阀漏失造成的，三是泵柱塞头部的形状。泵进出口阀对聚合物的剪切是难以避免的，这是柱塞往复泵的设计特性决定的，对于一台固定的泵来说，它对聚合物的剪切值一般是固定的，但泵阀的机械形状对聚合物的剪切也有一定影响，进出口泵阀的内部形状越圆滑对聚合物的剪切作用越小，球形阀最理想。泵阀漏失对聚合物剪切的影响很大，由于泵阀的漏失，回流的聚合物在泵阀间隙内产生很高的节流，回流的聚合物遭到严重剪切，当泵阀漏失严重时，聚合物在泵阀之间来回流动，反复遭到剪切。
对聚合物剪切有较大影响的泵参数有：泵柱塞的冲程、冲数、泵柱塞的直径。以上三个参数决定了泵的理论排量，同时也决定了泵进出口阀开、关次数及泵柱塞冲击聚合物的次数。当泵的排量一定时，泵柱塞直径越大、冲程越长，泵的冲数就越低，这时泵阀的开、关次数就降低，泵阀对聚合物的剪切作用就降低，同时泵柱塞对聚合物的冲击次数也降低，剪切作用也随之降低。可见泵的冲程、冲数和泵柱塞直径这三个参数直接影响泵对聚合物的剪切作用。因此在选择泵这三个参数的时候应尽量选择大直径和长冲程的柱塞，以减少泵对聚合物的剪切。对于同一台泵来说，冲程是固定的，要想降低泵的剪切，可以更换大直径的柱塞和降低泵的冲数来实现。对于装有变频器的泵来说，很容易实现冲数的调节。要选择质量好、设计合理的注入泵，减少漏失和因设计不合理造成对聚合物的剪切。尽量选择大直径、长冲程的泵柱塞，尽量降低泵的冲数，减少泵阀和柱塞对聚合物的剪切。尽量降低注入压力，减少因泵阀漏失造成的剪切。保持高泵效运行，当泵效降低时，应急时采取措施提高泵效。
1.1螺杆泵对聚合物剪切的影响
聚合物母液通过螺杆泵，是常压进入低压输出，由于泵的进出口阀门处于常开状态，聚合物溶液在泵内的流动是连续的，泵对聚合物的剪切主要是泵的螺旋状柱塞在泵筒中旋转与聚合物溶液的相对运动造成的。泵筒、柱塞与聚合物之间存在较大的摩擦力，聚合物在泵筒内的时间越长、摩擦力越大，剪切越严重。对于质量好的泵，泵的螺旋柱塞和螺旋泵筒都是很光滑的，泵效也高，泵对聚合物的剪切也就越小。相反，对于质量差的泵或运行时间长的泵，泵效降低，聚合物与泵相互摩擦时间延长，造成的剪切就严重，同时聚合物的温度上升造成降解的速度增大。所以对于质量好的螺杆泵，泵对聚合物的剪切相对较小，但当泵效降低时，其对聚合物的剪切增大，聚合物的剪切与泵效的高低成负相关关系，即泵效越高聚合物的剪切越小。泵转子的转速对聚合物的剪切影响也较大，同样排量的螺杆泵，泵转子的转速大的比转速小的对聚合物的剪切影响大。在泵的选择上应尽量选择质量好、转速低的泵，减少泵与聚合物的摩擦。在泵的运行管理上应尽量保持泵在高泵效状态下运行，当泵效低于90%时，应及时采取措施，提高泵效。
2 井下注入井段套管对聚合物剪切的影响
射过孔的井下套管，孔径比较小也不光滑，高速流动的聚合物溶液流经套管孔径时，产生节流现象，从而造成对聚合物的剪切作用。目前没有好的办法解决，只能靠降低注入量来降低剪切。
3 聚合物的降解原因与措施
（1）聚合物的降解机理。聚合物是丙烯酰胺经过聚合形成的高分子链，在高分子链上的酰胺基是比较活泼的，在一定条件下水解生成丙烯酸，当遇到较活泼的金属原子（如铁原子）时，就会发生反应。由于铁原子的参与反映，其产物中有氨分子，溶液成碱性，使得聚合物向水解方向进行。（2）注入管道对聚合物降解的影响。在整个注入过程中注入设备和输送管线对聚合物都有降解作用，部分设备采用了不锈钢和非金属管线，其对聚合物的降解影响较小。但是还有裸露的金属铁等较活泼金属与其接触，对聚合物的降解作用很大，同时对金属铁也产生了强烈的腐蚀作用。主要表现井口流程、井下油管、井下套管等，他们以金属铁为主要材料，对聚合物有很强的降解作用，从而使聚合物到达油层时的粘度较低，降低了聚合物的驱油效率。（3）降低降解的措施。采取措施，减少注入过程裸露的活泼金属材料与聚合物的接触，降低聚合物降解。
4 结 论
提高进入油层聚合物的粘度，必须采取措施减少注入过程中对聚合物剪切和降解。认真做好泵型号的选择和泵质量把关工作，螺杆泵要选择质量好、泵转子转速低的泵。柱塞往复泵要选择冲程长、柱塞直径大、泵阀设计有利于降低剪切的优质泵。在运行过程中要加强对螺杆泵和注入泵的维修和保养，保证其在高泵效状态下运行，减少泵对聚合物的剪切；将井口流程和阀门更换为不锈钢材料或将井口流程进行防腐处理，减少井口流程对聚合物的降解；将井下油管更换为玻璃钢油管，减少油管对聚合物的降解；对井下注聚井段套管进行防腐处理，减少套管对聚合物的降解，同时减少对套管的腐蚀性破坏。
关键词：聚合物；注入粘度；机理；措施
中图分类号：O632.14
引 言
注聚合物采油是近年发展起来的稠油油田在高含水开发阶段提高采收率的一种技术，其基本原理是利用聚合物（聚丙烯酰胺）的水容液具有较高粘度的特性，当具有一定粘度的聚合物的水溶液被注入油层，由于其粘度比水的粘度高，驱油效率比水的就高，从而能够提高油田的采收率。油田的采收率与注入剂的粘度有关，粘度越高其驱油效率也越高，因此如何提高注入到油层的聚合物的粘度，是影响其驱油效率的关键。但是由于聚合物是一种通过聚合形成的高分子化合物，在注入过程中通过各种机械设备增压和各种管道等机械装置，对聚合物分子产生不同程度的剪切和降解作用，从而降低了聚合物溶液的粘度。在聚合物的注入过程中，能引起聚合物剪切和降解主要是：搅拌器、喂入泵、单井注入泵、地面管道、井口、油管、油层套管等。
1 地面泵对聚合物剪切的影响与措施
地面泵有两种，一种是喂入泵、另一种是单井注入泵。矿场使用的喂入泵一般是螺杆泵，单井注入泵一般是三柱塞的往复泵。由于这两种泵的机械运行状态的不同，对聚合物的剪切性质也不同。聚合物是丙烯酰胺经过聚合形成的高分子链，它的水溶液分子是呈舒展状，其经过机械作用分子链就会断裂，形成相对较低的分子，我们称这种现象为聚合物的剪切现象。
1.1单井注入泵对聚合物剪切的影响
聚合物母液通过喂入泵低压输出到单井注入泵，单井注入泵是低压进高压出，由于目前矿场采用的单井注入泵多是三柱塞的往复泵，柱塞往复泵的特性就是流体的间歇流动性，泵的进出口阀门处于交替开、关状态，聚合物溶液时常被泵阀截断，处于不连续状态，对聚合物有很大的剪切作用，这种剪切作用是难以避免的。另外泵的柱塞连续撞击聚合物溶液，对聚合物产生剪切。柱塞往复泵的质量包括泵进出口阀密封性、流通道的合理性与光滑性、泵柱塞的形状、密封等。对于柱塞往复泵来讲，影响聚合物剪切最严重的一是泵进出口阀开、关造成的剪切，二是泵进出口阀漏失造成的，三是泵柱塞头部的形状。泵进出口阀对聚合物的剪切是难以避免的，这是柱塞往复泵的设计特性决定的，对于一台固定的泵来说，它对聚合物的剪切值一般是固定的，但泵阀的机械形状对聚合物的剪切也有一定影响，进出口泵阀的内部形状越圆滑对聚合物的剪切作用越小，球形阀最理想。泵阀漏失对聚合物剪切的影响很大，由于泵阀的漏失，回流的聚合物在泵阀间隙内产生很高的节流，回流的聚合物遭到严重剪切，当泵阀漏失严重时，聚合物在泵阀之间来回流动，反复遭到剪切。
对聚合物剪切有较大影响的泵参数有：泵柱塞的冲程、冲数、泵柱塞的直径。以上三个参数决定了泵的理论排量，同时也决定了泵进出口阀开、关次数及泵柱塞冲击聚合物的次数。当泵的排量一定时，泵柱塞直径越大、冲程越长，泵的冲数就越低，这时泵阀的开、关次数就降低，泵阀对聚合物的剪切作用就降低，同时泵柱塞对聚合物的冲击次数也降低，剪切作用也随之降低。可见泵的冲程、冲数和泵柱塞直径这三个参数直接影响泵对聚合物的剪切作用。因此在选择泵这三个参数的时候应尽量选择大直径和长冲程的柱塞，以减少泵对聚合物的剪切。对于同一台泵来说，冲程是固定的，要想降低泵的剪切，可以更换大直径的柱塞和降低泵的冲数来实现。对于装有变频器的泵来说，很容易实现冲数的调节。要选择质量好、设计合理的注入泵，减少漏失和因设计不合理造成对聚合物的剪切。尽量选择大直径、长冲程的泵柱塞，尽量降低泵的冲数，减少泵阀和柱塞对聚合物的剪切。尽量降低注入压力，减少因泵阀漏失造成的剪切。保持高泵效运行，当泵效降低时，应急时采取措施提高泵效。
1.1螺杆泵对聚合物剪切的影响
聚合物母液通过螺杆泵，是常压进入低压输出，由于泵的进出口阀门处于常开状态，聚合物溶液在泵内的流动是连续的，泵对聚合物的剪切主要是泵的螺旋状柱塞在泵筒中旋转与聚合物溶液的相对运动造成的。泵筒、柱塞与聚合物之间存在较大的摩擦力，聚合物在泵筒内的时间越长、摩擦力越大，剪切越严重。对于质量好的泵，泵的螺旋柱塞和螺旋泵筒都是很光滑的，泵效也高，泵对聚合物的剪切也就越小。相反，对于质量差的泵或运行时间长的泵，泵效降低，聚合物与泵相互摩擦时间延长，造成的剪切就严重，同时聚合物的温度上升造成降解的速度增大。所以对于质量好的螺杆泵，泵对聚合物的剪切相对较小，但当泵效降低时，其对聚合物的剪切增大，聚合物的剪切与泵效的高低成负相关关系，即泵效越高聚合物的剪切越小。泵转子的转速对聚合物的剪切影响也较大，同样排量的螺杆泵，泵转子的转速大的比转速小的对聚合物的剪切影响大。在泵的选择上应尽量选择质量好、转速低的泵，减少泵与聚合物的摩擦。在泵的运行管理上应尽量保持泵在高泵效状态下运行，当泵效低于90%时，应及时采取措施，提高泵效。
2 井下注入井段套管对聚合物剪切的影响
射过孔的井下套管，孔径比较小也不光滑，高速流动的聚合物溶液流经套管孔径时，产生节流现象，从而造成对聚合物的剪切作用。目前没有好的办法解决，只能靠降低注入量来降低剪切。
3 聚合物的降解原因与措施
（1）聚合物的降解机理。聚合物是丙烯酰胺经过聚合形成的高分子链，在高分子链上的酰胺基是比较活泼的，在一定条件下水解生成丙烯酸，当遇到较活泼的金属原子（如铁原子）时，就会发生反应。由于铁原子的参与反映，其产物中有氨分子，溶液成碱性，使得聚合物向水解方向进行。（2）注入管道对聚合物降解的影响。在整个注入过程中注入设备和输送管线对聚合物都有降解作用，部分设备采用了不锈钢和非金属管线，其对聚合物的降解影响较小。但是还有裸露的金属铁等较活泼金属与其接触，对聚合物的降解作用很大，同时对金属铁也产生了强烈的腐蚀作用。主要表现井口流程、井下油管、井下套管等，他们以金属铁为主要材料，对聚合物有很强的降解作用，从而使聚合物到达油层时的粘度较低，降低了聚合物的驱油效率。（3）降低降解的措施。采取措施，减少注入过程裸露的活泼金属材料与聚合物的接触，降低聚合物降解。
4 结 论
提高进入油层聚合物的粘度，必须采取措施减少注入过程中对聚合物剪切和降解。认真做好泵型号的选择和泵质量把关工作，螺杆泵要选择质量好、泵转子转速低的泵。柱塞往复泵要选择冲程长、柱塞直径大、泵阀设计有利于降低剪切的优质泵。在运行过程中要加强对螺杆泵和注入泵的维修和保养，保证其在高泵效状态下运行，减少泵对聚合物的剪切；将井口流程和阀门更换为不锈钢材料或将井口流程进行防腐处理，减少井口流程对聚合物的降解；将井下油管更换为玻璃钢油管，减少油管对聚合物的降解；对井下注聚井段套管进行防腐处理，减少套管对聚合物的降解，同时减少对套管的腐蚀性破坏。