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聚合物在注入過程中的沿程粘度損失
聚合物驅(qū)注入流程工作原理
經(jīng)過提升機(jī)提到聚合物干粉料倉，聚合物干粉經(jīng)過散裝置計量入料器計量后通過漏斗自然下落至文丘里噴嘴體的吸入口，再經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)吹送裝置水粉混合頭與清水混合，在溶解罐中溶解，再輸送到熟化罐充分?jǐn)嚢枞芙猓瞥蓾舛取⒄扯群细竦木酆衔锶芤海偻ㄟ^喂入泵（外輸泵）增壓，經(jīng)過注聚泵加壓計量后與高壓污水混合后進(jìn)入注聚井。
注入過程中的沿程粘度損失檢測結(jié)果
為了解注入過程對聚合物溶液的剪切降解作用，確定聚合物粘度損失的關(guān)鍵節(jié)點，對注入系統(tǒng)沿程進(jìn)行了取樣化驗，分析粘度損失情況。
由于聚合物母液與污水后混配會對檢測結(jié)果造成很大的影響，因此采取了停注污水、單注母液的方式，按照注入流程對熟化罐出口、喂入（外輸）泵進(jìn)出口、注聚泵進(jìn)出口、管匯、井口等7個環(huán)節(jié)進(jìn)行粘度損失。總計取樣次數(shù)達(dá)到108次，可較好地反映注聚區(qū)塊注入過程中粘度損失情況的現(xiàn)狀（表1）。以熟化罐出口為基準(zhǔn)點，即粘度保留率為100％，注入過程粘度保留率依次降低，到達(dá)井口粘度保留率只有72.3%。
從檢測數(shù)據(jù)看出，在注入過程中以注聚泵進(jìn)出口和井口兩個節(jié)點粘度損失最大。
注聚過程節(jié)點粘度損失分析
喂入泵
2009年，對熟化罐出口到喂入泵出口的沿程粘度損失，共檢測化驗150泵次，平均粘度保留率保持在96.4%左右。相對而言，從熟化罐出口到喂入泵出口的注入過程中粘度損失較小
外輸泵
現(xiàn)場實際測試表明，由于采用集中配制母液分散注入的方式，下屬注入站與配制站（相距1-2km） 壓力損失達(dá)0.6-0.8MPa，按輸送母液干線為DN200管線，高輸送流量75m3/h計算，其管壁周圍聚合物溶液剪切速率達(dá)85.1s-1，可見剪切速率相對偏大。
根據(jù)水力學(xué)公式推導(dǎo)，聚合物在管壁處的剪切速率（速度梯度）可用以下公式表示：
從現(xiàn)場實際取樣分析得出輸液管從配制站到注入站粘度損失率為5.5％，粘度保留率94.5％，可見聚合物溶液輸送過程中流速太高，則剪切速率大，不利于提高系統(tǒng)粘度保留率。根據(jù)現(xiàn)場取樣結(jié)果，為使聚合物溶液粘度剪切率降到3％以下，須將流速降到0.5m/s以下。
注聚泵
容積效率檢測
分別對不同容積效率下的注聚泵進(jìn)出口進(jìn)行粘度損失檢測，總計檢測12泵次，根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)做出容積效率變化曲線，注聚泵的粘度保留率與容積效率呈較好的對應(yīng)關(guān)系，容積效率高，粘度保留率高，容積效率低，粘度保留率低。
為進(jìn)一步驗證以上所得出的結(jié)論，選取容積效率偏低的注聚泵，對其進(jìn)行清閥（即打開泵閥組檢查工作情況及閥件有無暇疵，對有問題的閥件進(jìn)行更換）處理，對容積效率提高前后做泵進(jìn)出口粘度檢測，觀察粘度保留率的變化情況。
以19-162井為例，清閥前粘度剪切率為8.7%，清閥后粘度剪切率為3.8%，剪切率下降了4.9%。說明注聚泵容積效率的高低對注聚泵的粘度保留率有一定的影響。
泵閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)
目前注聚泵剪切率高的另一個原因是注聚泵閥內(nèi)漏造成的。閥芯在上下往復(fù)運(yùn)動過程中因彈簧扶正效果不好，造成泵閥在外排高壓流體時閥芯與閥座接觸面結(jié)合不嚴(yán)，使高壓聚合物溶液重新返回到吸入口，導(dǎo)致泵容積效率降低，聚合物在泵閥內(nèi)重復(fù)吸入排出，分子鏈?zhǔn)艿郊羟卸鴶嗔眩羟薪到饧哟蟆?/p>
問題的癥結(jié)找到后，經(jīng)過集思廣益，形成了以下改進(jìn)思路：將閥芯與閥體由組合而成改為一體化的泵閥結(jié)構(gòu)，上行吸液時用彈簧扶正，下行排液時閥芯下端圓柱型支撐桿卡在導(dǎo)槽內(nèi)扶正，使閥芯在上下行運(yùn)動中始終沿中心線運(yùn)行，減少聚合物在泵閥內(nèi)重復(fù)吸入、排出，從而降低高壓聚合物返回到泵閥吸入口的量，提高注聚泵容積效率，降低聚合物剪切率。按照上述思路，設(shè)計加工了3套泵閥在2臺注聚泵上進(jìn)行試驗，取得了滿意的效果。現(xiàn)場多次取樣分析表明，粘度剪切率（加權(quán)值）由原來的平均9.2%下降到5.38%，下降3.82%。
經(jīng)過專家鑒定，一致認(rèn)為一體化泵閥對降低聚合物粘度剪切降解具有重要的實際意義，經(jīng)報上級部門批準(zhǔn)，于2009年2月底對同類型泵全部推廣應(yīng)用了一體化泵閥。經(jīng)過連續(xù)3個月取樣化驗表明，平均粘度剪切率（加權(quán)值）由原來的9.2%，降低到5.6%，平均降低3.6個百分點。
管匯
注聚站內(nèi)注聚泵出口至單井管匯的距離一般在幾米到幾十米，比較短。按照距離長短選4口單井做該注入過程的粘度損失檢測。檢測結(jié)果表示，從注聚泵出口到單井管匯的粘度損失率基本保持在3.0%左右，粘度降解較小。
井口
單井管線長度、材質(zhì)影響
從前期的中得出，單井管匯到井口的粘度損失率最大，達(dá)到了14.6%。從管線材質(zhì)、長度、腐蝕等方面開展粘度損失。分別選2200mg/L和1800mg/L注入濃度下的不同管線材質(zhì)和長度采取單注母液的注入方式進(jìn)行粘度損失檢測。檢測表明，單井管線材質(zhì)為玻璃鋼的單井較材質(zhì)為不銹鋼內(nèi)襯的單井粘度損失如管線長度相差很大表現(xiàn)會不明顯，如果單井管線長度相差不多，管線材質(zhì)為玻璃鋼的單井較材質(zhì)為不銹鋼內(nèi)襯的單井粘度損失要低，但是粘度損失差值不高于10%。
管線結(jié)垢影響
按照各注聚區(qū)塊投產(chǎn)日期長短選取單井做沿程粘度損失試驗，檢測結(jié)果表明，從泵出口到井口的沿程粘度損失與投產(chǎn)后運(yùn)行的長短成正比，投產(chǎn)時間越早粘度損失越大，投產(chǎn)時間越晚則粘度損失越小。本次檢測單井沿程取樣連續(xù)取3天，檢測結(jié)果基本能要準(zhǔn)確反映注聚單井沿程粘度損失的現(xiàn)狀。從管線結(jié)垢情況看，對聚合物溶液的粘度有很大影響。
選取于2003年投產(chǎn)日期的注聚井，單注污水半小時后，從井口取污水樣和注聚站內(nèi)取污水樣分別對聚合物溶液做不同濃度等級稀釋后檢測粘度，觀察粘度變化情況。從檢測數(shù)據(jù)看，流經(jīng)單井管線后的污水比站內(nèi)污水稀釋聚合物溶液相同濃度等級下，降低幅度達(dá)到 25%左右。但從氣味、外觀看，井口污水也遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于站內(nèi)污水。從而可以說明污水流經(jīng)該單井管線后，水質(zhì)變差，對粘度的影響程度加大。
結(jié)論及認(rèn)識
注聚驅(qū)礦場注入過程中粘度損失以注聚泵進(jìn)出口和管匯到井口兩個環(huán)節(jié)最高，粘度損失率分別達(dá)到9.2%和14.6%，兩者粘度損失達(dá)23.8％，占總粘度損失的85.9%。
注聚泵粘度損失主是要機(jī)械剪切造成的，與泵閥結(jié)構(gòu)，閥簧硬度等有密切關(guān)系；注聚泵運(yùn)行過程中容積效率的高低直接影響到粘度損失的大小，注聚泵容積效率必須不能低于90%。
聚合物母液必須遠(yuǎn)距離輸送時，為降低因流速過快引起的粘度降解，輸送流速必須低于0.5m/s。因此母液外輸管線不宜超過2km，單井管線長度也不宜超過2km。
單井管線隨著注聚時間的延長結(jié)垢比較嚴(yán)重，造成對聚合物粘度損失較大。單井管線嚴(yán)重結(jié)垢加劇了聚合物溶液注入過程中的粘度降解。因此，注聚工程投產(chǎn)前進(jìn)行注入管線內(nèi)防腐工作及管線定期清洗應(yīng)引起高度重視。
此次研究對象只是針對單注母液的注聚流程，在水處理注入過程中，影響粘度降解最主要的因素是注入污水，下步將從污水水質(zhì)方面繼續(xù)對聚丙烯酰胺溶液粘度損失開展分析。請繼續(xù)關(guān)注鞏義東方環(huán)保，我們將為您帶來更多的關(guān)于聚丙烯酰胺的產(chǎn)品知識。
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