高濃度聚驅(qū)采出液粘溫規(guī)律研究

董秋璇

（東北石油大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

聚合物驅(qū)采出液與常規(guī)采油污水相比，具有下列特征：成分上除了含有石油烴類(lèi)、懸浮顆粒、無(wú)機(jī)鹽和微生物等物質(zhì)之外，還含有高濃度的聚合物，聚合物是一種高分子量的難降解絮凝劑[1-2]；采出液粘度大，聚合物濃度越高粘度越大；采出液中微小油滴之間難以融合、上浮，油水分離困難[3]；采出液油水乳化嚴(yán)重，大量的聚合物與吸附在油水界面上的乳化劑協(xié)同作用，形成高強(qiáng)度的界面膜，難以破壞[4-7]。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)聚驅(qū)采出液儀器分析及化學(xué)分析的方法，針對(duì)采出液本身及聚合物的物理化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究了高濃度聚驅(qū)采出液的粘溫規(guī)律，為改進(jìn)油田污水治理工藝提供有效數(shù)據(jù)并探討理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)藥品：高濃度聚合物驅(qū)采出液樣品（采自某采油廠）；溴水；淀粉-碘化鎘。

實(shí)驗(yàn)儀器：布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)；722 型可見(jiàn)分光光度計(jì)；分析天平；電子天平；電熱恒溫磁力攪拌水浴鍋。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

淀粉-碘化鎘比色法測(cè)定采出液的聚丙烯酰胺含量；布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定粘度；重量法測(cè)定采出液含油率。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚驅(qū)采出液初始聚合物濃度和粘度的測(cè)定

圖1 聚驅(qū)采出液聚合物含量柱狀圖

采出液聚合物濃度和粘度柱狀圖如圖1、2 所示。在二十個(gè)采出井中，聚合物濃度在72-1222mg/L 之間波動(dòng)。聚丙烯酰胺注入到底層中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)、復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)的剪切以及溫度的影響，聚合物斷鏈、聚沉程度會(huì)發(fā)生一定的差異，導(dǎo)致不同采出井的聚合物濃度結(jié)果不同。二十個(gè)井口的粘度在1.1-7.5 mPa·s 之間，全部低于8mPa·s。在室溫25℃下，純水的粘度大約為0.89 mPa·s，因此聚丙烯酰胺是造成采出液粘度增加的主要原因。但是，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以及光照、地層運(yùn)動(dòng)等外在條件的變化，聚合物濃度相近的采出液，其粘度大小也會(huì)表現(xiàn)出較大差異，不過(guò)整體來(lái)看，聚合物濃度增加時(shí)，其粘度值也波動(dòng)增加。

圖2 聚驅(qū)采出液粘度柱狀圖

2.2 不同溫度下的粘溫曲線

2.2.1 聚驅(qū)粘溫曲線

將采出液分別放置在30、40、50 和60℃的恒溫水浴中，待一小時(shí)后測(cè)定粘度值，聚驅(qū)粘溫曲線圖如圖3 所示。由圖可知，溫度升高時(shí)，采出液粘度下降。因?yàn)楦邷啬芤鹁郾０返拈L(zhǎng)鏈斷開(kāi)，隨即粘度值下降。

2.2.2 水驅(qū)和聚驅(qū)的粘溫規(guī)律研究

分別對(duì)水驅(qū)和聚驅(qū)隨機(jī)進(jìn)行取樣5 個(gè)，在不同溫度下測(cè)定粘度值，水驅(qū)采出液和聚驅(qū)采出液粘溫規(guī)律如圖4 和圖5 所示。當(dāng)溫度從30℃升高到60℃時(shí)，水驅(qū)的粘度平均值由1.36mPa·s 下降到0.64mPa·s；聚驅(qū)的粘度平均值由3.72mPa·s下降到2mPa·s。從整體來(lái)看，溫度的升高，水驅(qū)和聚驅(qū)降低程度相差不大。

圖3 聚驅(qū)粘溫曲線圖

圖5 聚驅(qū)粘溫曲線

2.3 聚驅(qū)不同溫度下的降粘率

聚驅(qū)采出液在不同溫度下20 個(gè)采出井降粘率的平均值，如圖6 所示。溫度增加，采出液的粘度下降，在30℃、40℃、50℃、60℃時(shí)，20 個(gè)采出井的平均降粘率分別為9.4%、23.4%、36.13%、44.8%。由此可見(jiàn)，溫度的升高能使采出液粘度明顯降低。

2.4 聚驅(qū)油水分離特性測(cè)試

聚驅(qū)采出液靜置八小時(shí)油水分離后，水層含油量如圖7 所示。聚合物濃度最低的為140 mg/L 的，其水層含油量為512mg/L；聚合物濃度最高的為1032 mg/L 的，其水層含油量為873mg/L。水層含油量隨著聚合物濃度逐量遞增。聚丙烯酰胺含量的增加直接決定粘度的升高，再加上采出液中的細(xì)小懸浮顆粒，增加了采出液乳化穩(wěn)定性。故而，高濃度聚驅(qū)采出液破乳困難的本質(zhì)緣由是聚丙烯酰胺和懸浮物協(xié)同作用的結(jié)果。

圖6 聚驅(qū)采出液不同溫度下降粘率的平均值

圖7 聚驅(qū)采出液油水分離后水層中含油量

3 結(jié)論

研究不同溫度下采出液的粘溫規(guī)律可知：

（1）聚丙烯酰胺含量相近的采出液，由于實(shí)際環(huán)境因素的影響，不同井口的采出液粘度會(huì)相差較大，但整體趨勢(shì)是聚合物濃度增加時(shí)，其粘度值也波動(dòng)增加。

（2）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)升高采出液溫度，其粘度值下降。實(shí)驗(yàn)最高溫度為60℃，平均粘度降下降了44.8%，所以高溫能引起聚丙烯酰胺的長(zhǎng)鏈斷開(kāi)，隨即粘度值下降。

（3）高濃度聚驅(qū)采出液水層含油量隨著聚合物濃度逐量遞增。因此，聚丙烯酰胺和懸浮物的協(xié)同作用是促使高濃度聚驅(qū)采出液破乳困難的本質(zhì)緣由。