深层地下卤水提输卤过程减阻降耗技术研究

摘要

随着卤水相关产业的不断发展壮大，特别是氯系、溴系精细化工的兴起和产能的快速增加，对卤水资源的需求量不断增加。经过几十年的开采，浅层地下卤水储量呈明显下降趋势，因此，深层地下卤水的开采利用对于国民经济持续发展将起到显著的作用。与浅层卤水的开采相比，深井卤水的开采存在开采投资大、运营费用高等问题，其中深井卤水开采过程中的能耗成本占经济成本总量的比重最大，寻求一种或多种能够添加到卤水当中并且能够显著降低采输卤过程中能耗的有效减阻剂，对于提高采输卤过程的输量、降低能耗和经济成本具有极其重要的意义。
　　本论文主要在以下几个方面对深层地下卤水开采过程减阻降耗技术进行了研究。
　　通过查阅相关文献，分析了减阻剂的减阻机理，结合深层地下卤水高温、高压、高盐的特点，预测了适用于卤水开采过程减阻降耗的减阻剂的基本性质;在分析减阻性能测试机理的基础上，设计并安装了减阻率室内测试环道;对现有水溶性高分子化合物，如聚丙烯酰胺、黄原胶、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚氧化乙烯等进行了减阻性能测试，初步确定各类高分子化合物的减阻性能;对聚丙烯酰胺进行改性，包括水解和磺甲基化，对改性后的高分子产物——水解聚丙烯酰胺与部分磺化聚丙烯酰胺进行了红外光谱表征和减阻性能测试;对各类水溶性高分子化合物的减阻性能进行分析对比，确定适用于深层地下卤水开采过程减阻降耗的最佳减阻剂。
　　研究结果表明:
　　1、实验室自主设计安装的减阻剂减阻率测试环道经济实用，测试数据较为准确;使用电磁泵代替离心泵作为输送动力，避免了高分子减阻剂的剪切降解。
　　2、在所测试的几种常见水溶性高分子化合物中，只有PAM和PEO具有明显的减阻作用，而黄原胶、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇等由于立体网状结构或分子量不高没有减阻作用。
　　3、PAM在温度较低的清水中减阻效果突出，在雷诺数、添加浓度等最佳条件下，减阻率可以达到50％以上;温度对PAM减阻性能影响较大，随着温度的升高，减阻率急剧下降;卤水中的含盐量对PAM减阻性能影响同样较大;在温度与盐度的双重影响下，PAM的减阻性能大幅度降低，在50℃、含盐量200g/L的卤水中，添加20ppmPAM，其最大减阻率仅为14.71％;重力作用对于高分子减阻剂减阻效果的影响可以忽略;剪切降解是高分子减阻剂降解失效的主要因素，添加减阻剂的卤水通过离心泵剪切，可在极短的时间内使减阻性能消失。
　　4、PEO减阻率随浓度的变化规律与PAM相似，但雷诺数对其减阻率的影响较小，常温下，PEO在清水中的减阻率也可达到50％以上;温度对PEO减阻性能的影响很大，随着温度的升高，PEO减阻率急剧下降;相对于PAM，PEO对盐度的敏感度较低，在常温卤水中的减阻性能优于PAM;温度与盐度共同作用对PEO减阻性能影响巨大，在40℃卤水中几乎丧失减阻作用。
　　5、通过红外光谱对PAM改性产物进行了表征，结果表明反应产物都有明显的特征峰，说明改性产物为预期产物;水解后的聚丙烯酰胺在耐温耐盐性方面较PAM有所降低;但部分磺化聚丙烯酰胺的耐温耐盐性能明显提高，在50℃、含盐量200g/L的卤水中，在添加20ppm的相同条件下，相比PAM，部分磺化聚丙烯酰胺的减阻率可提高19个百分点，达到33％。
　　通过对各类减阻剂减阻性能的综合比较，适用于深层地下卤水开采过程减阻降耗的减阻剂是部分磺化聚丙烯酰胺，而PAM和HPAM的减阻性能较差，PEO在高温卤水中没有减阻作用。