長慶油田污水配聚溶液黏度降低的原因分析

連㈩博，劉貴賓，陳吟龍，韓創(chuàng)輝，閆強(qiáng)偉，趙　娜（西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安　710018）

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長慶油田污水配聚溶液黏度降低的原因分析

連㈩博，劉貴賓，陳吟龍，韓創(chuàng)輝，閆強(qiáng)偉，趙娜
（西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安710018）

摘要：聚合物驅(qū)是提高原油采收率的重要措施之一，長慶油田采⒚清水配制聚合物母液，再⒚聯(lián)合站處理后的污水進(jìn)行稀釋的方法配制聚驅(qū)溶液，但其黏度在未達(dá)到儲(chǔ)油層已降低至15 mPa·s以下，嚴(yán)重影響驅(qū)油效率。本研究首先對聯(lián)合站內(nèi)各工藝段污水進(jìn)行水質(zhì)分析，然后通過室內(nèi)配制模擬污水及聚合物溶液，考察了K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、溶解氧及水處理劑對聚合物溶液黏度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e2+是導(dǎo)致聚合物黏度降低的最關(guān)鍵因素。此外，高價(jià)金屬離子、溶解氧和水處理藥劑對聚合物溶液黏度也有較大影響。

關(guān)鍵詞：配聚溶液；黏度；污水；水處理劑

1　長慶油田含聚污水水質(zhì)分析

參照《SY/T 5523-2006油田水分析方法》［1］對X聯(lián)合站內(nèi)各工藝段污水進(jìn)行水質(zhì)分析，分析結(jié)果（見表1）。

從表1可以看出，水體呈中性，水中礦化離子尤其是Na+含量較高，為1 300 mg/L～1 500 mg/L，水中Fe2+含量較低，為30 mg/L～36 mg/L。盡管水中殘余聚合物仍然較高，但水體黏度仍低于5 mPa·s。

表1　X聯(lián)合站內(nèi)各工藝段污水水質(zhì)分析

2　離子對聚合物溶液黏度的影響

2.1Na+和K+的影響

45℃條件下，⒚六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得Na+和K+質(zhì)量濃度分別為5 000 mg/L、4 000 mg/L、3 000 mg/L、2 000 mg/L、1 000 mg/L和0 mg/L的聚合物溶液黏度（見圖1）。

圖1　Na+和K+對聚合物溶液黏度的影響

由圖1可以看出：隨著Na+和K+含量的增加，聚合物溶液的黏度整體呈下降趨勢，Na+的影響程度更大；Na+和K+質(zhì)量濃度在1 000 mg/L以下時(shí)，溶液黏度下降較快；當(dāng)Na+和K+質(zhì)量濃度大于4 000 mg/L時(shí)，聚合物溶液黏度降低比較緩慢。

2.2Ca2+和Mg2+的影響

45℃條件下，⒚六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得Ca2+和Mg2+質(zhì)量濃度分別為100 mg/L、80 mg/L、60 mg/L、40 mg/L、20 mg/L和0 mg/L的聚合物溶液黏度（見圖2）。

圖2　Ca2+和Mg2+對聚合物溶液黏度的影響

由圖2可以看出：隨著Ca2+和Mg2+含量的增加，聚合物溶液的黏度整體呈下降趨勢，Mg2+的影響程度更大；Ca2+和Mg2+質(zhì)量濃度在30 mg/L以下時(shí)，溶液黏度下降較快；當(dāng)Ca2+和Mg2+質(zhì)量濃度大于70 mg/L時(shí)，聚合物溶液黏度降低比較緩慢。

2.3Fe2+的影響

45℃條件下，⒚六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得Fe2+質(zhì)量濃度分別為15 mg/L、12 mg/L、9 mg/L、6 mg/L、3 mg/L和0 mg/L的聚合物溶液黏度（見圖3）。

由圖3可以看出：少量的Fe2+就能使聚合物溶液的黏度大幅度降低，質(zhì)量濃度為5 mg/L的Fe2+就會(huì)導(dǎo)致溶液黏度損失28%，而Fe2+含量增加到10 mg/L時(shí)，溶液黏度損失已經(jīng)超過50%。由此可見，F(xiàn)e2+對聚合物溶液黏度降低的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Mg2+和Ca2+。

圖3　Fe2+對聚合物溶液黏度的影響

2.4不同離子影響比較

通過單位離子濃度聚合物溶液黏度降低值比較水樣中主要離子對聚合物溶液初始黏度降低的影響程度，其結(jié)果（見表2）。

表2　單位離子濃度聚合物溶液黏度降低值

從表2可以看出，水樣中主要離子對聚合物溶液初始黏度降低的影響程度為：Fe2+>Mg2+>Ca2+>Na+>K+。其中K+、Na+、Ca2+和Mg2+導(dǎo)致聚合物溶液黏度降低的原因可以解釋為：在K+、Na+、Ca2+和Mg2+沒有進(jìn)入聚合物stern層之前，由于聚合物中某集團(tuán)負(fù)離子的電斥力，從而使聚合物溶液保持一定的黏度。當(dāng)上述離子進(jìn)入聚合物stern層之后，這種電斥力將會(huì)受到屏蔽，從而使分子線團(tuán)卷曲，最終導(dǎo)致溶液黏度降低。對于不同離子，價(jià)數(shù)越高，聚合物溶液初始黏度降低率越大；對于同種離子，離子半徑越小，進(jìn)入stern層和擴(kuò)散層的數(shù)量越多，且它們帶有相同的電荷數(shù)，所以同種離子，離子半徑小的壓縮雙電層的能力大，也就是說半徑小的離子對聚合物溶液黏度的影響越大。

從表2可以看出，F(xiàn)e2+對聚合物溶液黏度降低的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Mg2+和Ca2+，所以其影響機(jī)理也就有所不同，馮世德等［2］的研究結(jié)果認(rèn)為，F(xiàn)e2+影響聚合物溶液黏度降低的機(jī)理主要是通過O2催化氧化Fe2+，產(chǎn)生羥基自由基，使聚合物分子鏈斷裂，從而導(dǎo)致聚合物溶液初始黏度降低。

3　溶解氧對聚合物溶液黏度的影響

45℃條件下，六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得通N2，0 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min和20 min后的聚合物溶液黏度（見圖4）。

從圖4可以看出：隨著配制聚合物溶液所⒚自來水通N2時(shí)間增長，溶液黏度逐漸增加，達(dá)到一定黏度后不再變化。也就是說，配制聚合物溶液所⒚自來水中的溶解氧可以加速聚合物溶液的降解。經(jīng)測定通N210 min后就可以使自來水中的溶解氧降至0.5 mg/L，即：在45℃下，當(dāng)水樣中溶解氧含量高于0.5 mg/L時(shí)，聚合物溶液黏度下降比較明顯。

圖4　溶解氧對聚合物溶液黏度的影響

表3　凈水劑對聚合物溶液黏度的影響

4　水處理劑對聚合物溶液黏度的影響

4.1凈水劑的影響

45℃條件下，⒚六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得凈水劑質(zhì)量濃度分別為100 mg/L、80 mg/L、60 mg/L、40 mg/L、20 mg/L和0 mg/L的聚合物溶液黏度（見表3）。

由表3可以看出：凈水劑A和B都可以加快聚合物溶液黏度的降低，并且凈水劑A的影響程度遠(yuǎn)大于凈水劑B。凈水劑B主要成分是陽離子型有機(jī)高分子化合物，其陽離子度不高；而凈水劑A主要成分是聚合氯化鋁，屬于鋁鹽系列。因此，凈水劑A對聚合物溶液黏度降低的影響程度大于凈水劑B。

4.2殺菌劑的影響

45℃條件下，⒚六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得殺菌劑質(zhì)量濃度分別為150 mg/L、120 mg/L、90 mg/L、60 mg/L、30 mg/L和0 mg/L的聚合物溶液黏度（見表4）。

表4　殺菌劑對聚合物溶液黏度的影響

由表4可以看出：聚合物溶液黏度不隨殺菌劑濃度的變化而變化。X聯(lián)合站污水處理所⒚的殺菌劑是有機(jī)胍類，具有一定相對分子質(zhì)量，不會(huì)對聚合物溶液黏度產(chǎn)生較大影響。

5　結(jié)論

（1）水樣中主要離子對聚合物溶液初始黏度降低的影響程度由大到小為：Fe2+>Mg2+>Ca2+>Na+>K+，且Fe2+是影響聚合物溶液黏度降低的關(guān)鍵因素。

（2）X聯(lián)合站所⒚水處理藥劑中凈水劑A和B對聚合物溶液黏度有較大影響，而殺菌劑幾乎沒有影響。

（3）在45℃、水樣中溶解氧含量高于0.5 mg/L時(shí)，聚合物溶液黏度下降比較明顯。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．SY/T 5523-2006油田水分析方法［S］．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

［2］馮世德，等.大慶油田聚合物溶液黏度控制因素研究［D］.東北石油大學(xué)，2013：58-59.

Analysis of factors to viscosity reducing of polymer flooding in Changqing oilfield

LIAN Yubo，LIU Guibin，CHEN Yinlong，HAN Chuanghui，YAN Qiangwei，ZHAO Na （Xi'an Changqing Chemical Group Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710018，China）

Abstract:Inpouring polymer flooding is one important process to enhance oil recovery. Polymer solution is prepared with fresh water and diluted with waste water treated by joint station in Changqing oilfield.The viscosity of the polymer flooding drops rapidly，which is lower than 15 mPa·s.This research starts on analysis of waster water quality. The factors such as K+，Na+，Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+，dissolved oxygen（DO）and oil and water treatment chemicals，which effect the viscosity of polymer solution，are investigated by using indoor simulation experiment. The results show that the content of Fe2+is the main factor to the viscosity of polymer solution.Besides，ion with high valence，DO oil and water treatment chemicals have a significant effect on the viscosity of polymer solution，too.

Key words：polymer flooding；viscosity；wastewater；oil and water treatment chemicals

中圖分類號：TE357.46

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）05-0152-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.040

*收稿日期：2016－04-19

作者簡介：連㈩博，男（1991-），2014年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程㈦工藝專業(yè)，油氣田開發(fā)助理工程師，目前主要從事油田化學(xué)品的研究及開發(fā)工作。