曝氧量對(duì)污水聚合物黏度影響的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

張文帥

摘 要：隨著我國(guó)東部老油田含水率逐年自然上升，產(chǎn)出污水既造成了環(huán)境破壞，又導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，因此，使用采出污水配制聚合物溶液進(jìn)行回注的技術(shù)被各大油田廣泛使用。而如今普遍使用的污水曝氧技術(shù)，雖然能夠減小甚至消除污水中厭氧細(xì)菌對(duì)聚合物分解所造成的溶液黏度降低，但是過度的曝氧也會(huì)引起聚合物分子鏈發(fā)生斷裂，從而減低溶液的黏度。采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，采用曝氧污水及厭氧污水配制聚合物溶液的方法，研究氧分子對(duì)于聚合物溶液黏度以及穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用曝氧污水所配制聚合物溶液的黏度要高于使用厭氧污水所配制聚合物溶液的黏度，在此基礎(chǔ)上確定污水最佳曝氧濃度約為5 mg/L。

關(guān) 鍵 詞：曝氧量;污水;聚合物溶液

中圖分類號(hào)：X 703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）06-1235-02

Indoor Experimental Study on Effect of Oxygen Exposure to Polymer Viscosity

ZHANG Wen-shuai

（Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China）

Abstract： With natural rise of water cut of old oil fields in the eastern part of China year by year， oilfield produced water emission causes environmental pollution and waste of resources， the re-injection technology of produced water polymer solution has been widely used in major oil fields. Now sewage oxygen exposure technology can reduce or even eliminate the sewage anaerobic bacteria which can decompose the polymer to cause the solution viscosity reduce， but excessive oxygen exposure will cause fracture of polymer molecular chain， so as to reduce the viscosity of the solution. In laboratory experiments， sewage after the oxygen exposure and anaerobic wastewater were used to prepare the polymer solution， and effect of oxygen on polymer solution viscosity and stability was studied. The experimental results show that the viscosity of polymer solution prepared by using sewage after oxygen exposure is higher than that of polymer solution prepared by using anaerobic sewage， on this basis， the best oxygen exposure concentration for wastewater is about 5 mg/L.

Key words： Oxygen exposure; Wastewater; Polymer solution

近些年來，隨著油田采出污水配制聚合物溶液進(jìn)行回注的興起，有關(guān)學(xué)者關(guān)于氧對(duì)于聚合物溶液的影響方面做出了大量的研究[1]，并認(rèn)為厭氧菌的存在是造成聚合物溶液黏度下降的主要原因，所以油田普遍使用污水曝氧之后配制聚合物溶液的方法，來減小厭氧菌對(duì)污水配制的聚合物溶液的影響。但如果曝氧過量，氧分子又會(huì)造成污水所配制而成的聚合物溶液長(zhǎng)期穩(wěn)定性變差。在活性雜質(zhì)存在的時(shí)候，甚至極其微量的氧也會(huì)導(dǎo)致聚合物的分子量發(fā)生斷裂，造成溶液黏度的快速降低[2，3]。所以，優(yōu)選出合理的曝氧量是油田采出污水配制聚合物溶液技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4，5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)使用三種聚合物（中分子量聚合物、高分子量聚合物及抗鹽聚合物）均由大慶煉化公司提供;實(shí)驗(yàn)用水取自大慶采油一廠，礦化度為2 697mg/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

厭氧箱、恒溫箱、布氏粘度計(jì)、磁力攪拌器等。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

（1）于厭氧的條件下，將污水進(jìn)行沉淀以及過濾處理;

（2）將部分水樣進(jìn)行曝氧處理;

（3）分別在厭氧以及曝氧的情況下，分別使用三種聚合物干粉配制聚合物溶液;

（4）厭氧以及曝氧的情況下，將聚合物溶液置于油藏溫度環(huán)境中，并在不同時(shí)間測(cè)量各聚合物溶液的黏度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在油藏溫度環(huán)境下，3種聚合物溶液在厭氧以及曝氧條件下所測(cè)得的黏度結(jié)果如表1及圖1所示。

圖1 中分聚合物溶液在不同環(huán)境中黏度隨時(shí)間變化曲線

Fig.1 Changing curve of the polymer solution viscosity with time in different environment

分析后能夠發(fā)現(xiàn)：

（1）3種聚合物溶液體系在油藏環(huán)境下各時(shí)間點(diǎn)測(cè)得的結(jié)果，曝氧條件下的黏度均略高于厭氧條件下的黏度，即曝氧條件下聚合物溶液的黏度保持率較高;

（2）在濃度相同的條件下，抗鹽聚合物溶液的黏度最大，中分聚合物溶液的黏度最小;

（3）3種聚合物溶液在曝氧以及厭氧的條件下，聚合物溶液的黏度隨時(shí)間快速下降，至10 d之后黏度的下降逐漸趨于穩(wěn)定。

2.2 實(shí)驗(yàn)分析

油田采出污水里含有相當(dāng)數(shù)量的厭氧微生物以及細(xì)菌，其會(huì)在相當(dāng)?shù)某潭壬蠈?duì)聚合物溶液的黏度造成影響。雖然氧氣的存在會(huì)使得聚合物分子發(fā)生降解，但是含有氧氣的富氧環(huán)境對(duì)厭氧細(xì)菌具有很強(qiáng)的殺菌作用，能夠保證聚合物溶液的穩(wěn)定性。

硫酸鹽還原菌為一類能夠于厭氧環(huán)境下將硫酸鹽物質(zhì)還原為硫化物，并以有機(jī)物質(zhì)作為主要營(yíng)養(yǎng)物的細(xì)菌。在厭氧的環(huán)境中，其能夠生成二價(jià)鐵等還原物，并與聚合物溶液當(dāng)中的氧發(fā)生反應(yīng)，造成聚合物的分子鏈發(fā)生斷裂，從而使得聚合物溶液的黏度出現(xiàn)下降。在曝氧的環(huán)境中，氧能夠殺死絕大部分包括硫酸鹽還原菌在內(nèi)的厭氧細(xì)菌以及微生物，并有效地一直其生長(zhǎng)，從而減小其對(duì)聚合物溶液的降解。

綜上所述，當(dāng)污水當(dāng)中的氧氣含量較少時(shí)，溶液中所含有的氧不足以將厭氧菌全部消滅，以此種污水所配制成的聚合物溶液，其黏度依然會(huì)受到剩余的厭氧菌所造成的不利作用;而如果污水當(dāng)中的氧氣含量較大時(shí)，將厭氧細(xì)菌消滅之后，污水當(dāng)中會(huì)有部分的氧剩余，以此種污水所配制成的聚合物溶液，聚合物的分子量會(huì)由于氧的作用從而導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂，從而影響聚合物溶液的黏度。經(jīng)過優(yōu)選實(shí)驗(yàn)之后認(rèn)為，合理的曝氧量約為5 mg/L。

表1 各聚合物溶液黏度測(cè)量結(jié)果

Table 1 The polymer solution viscosity measurement results mPa·s

3 結(jié) 論

（1）曝氧環(huán)境下聚合物溶液的黏度要略高于厭氧環(huán)境下聚合物溶液的黏度;

（2）聚合物溶液的黏度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，先是快速下降，之后黏度的下降逐漸趨于穩(wěn)定;

（3）污水的合理曝氧量約為5 mg/L，此時(shí)污水配制的聚合物溶液黏度最大。

參考文獻(xiàn)：

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