连㈩博，刘贵宾，陈吟龙，韩创辉，闫强伟，赵　娜（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安　710018）



长庆油田污水配聚溶液黏度降低的原因分析

连㈩博，刘贵宾，陈吟龙，韩创辉，闫强伟，赵娜
（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安710018）

摘要：聚合物驱是提高原油采收率的重要措施之一，长庆油田采⒚清水配制聚合物母液，再⒚联合站处理后的污水进行稀释的方法配制聚驱溶液，但其黏度在未达到储油层已降低至15 mPa·s以下，严重影响驱油效率。本研究首先对联合站内各工艺段污水进行水质分析，然后通过室内配制模拟污水及聚合物溶液，考察了K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、溶解氧及水处理剂对聚合物溶液黏度的影响。结果发现，Fe2+是导致聚合物黏度降低的最关键因素。此外，高价金属离子、溶解氧和水处理药剂对聚合物溶液黏度也有较大影响。

关键词：配聚溶液；黏度；污水；水处理剂

1　长庆油田含聚污水水质分析

参照《SY/T 5523-2006油田水分析方法》［1］对X联合站内各工艺段污水进行水质分析，分析结果（见表1）。

从表1可以看出，水体呈中性，水中矿化离子尤其是Na+含量较高，为1 300 mg/L～1 500 mg/L，水中Fe2+含量较低，为30 mg/L～36 mg/L。尽管水中残余聚合物仍然较高，但水体黏度仍低于5 mPa·s。

表1　X联合站内各工艺段污水水质分析

2　离子对聚合物溶液黏度的影响

2.1Na+和K+的影响

45℃条件下，⒚六速旋转黏度计测得Na+和K+质量浓度分别为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（见图1）。

图1　Na+和K+对聚合物溶液黏度的影响

由图1可以看出：随着Na+和K+含量的增加，聚合物溶液的黏度整体呈下降趋势，Na+的影响程度更大；Na+和K+质量浓度在1 000 mg/L以下时，溶液黏度下降较快；当Na+和K+质量浓度大于4 000 mg/L时，聚合物溶液黏度降低比较缓慢。

2.2Ca2+和Mg2+的影响

45℃条件下，⒚六速旋转黏度计测得Ca2+和Mg2+质量浓度分别为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（见图2）。

图2　Ca2+和Mg2+对聚合物溶液黏度的影响

由图2可以看出：随着Ca2+和Mg2+含量的增加，聚合物溶液的黏度整体呈下降趋势，Mg2+的影响程度更大；Ca2+和Mg2+质量浓度在30 mg/L以下时，溶液黏度下降较快；当Ca2+和Mg2+质量浓度大于70 mg/L时，聚合物溶液黏度降低比较缓慢。

2.3Fe2+的影响

45℃条件下，⒚六速旋转黏度计测得Fe2+质量浓度分别为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（见图3）。

由图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，质量浓度为5 mg/L的Fe2+就会导致溶液黏度损失28%，而Fe2+含量增加到10 mg/L时，溶液黏度损失已经超过50%。由此可见，Fe2+对聚合物溶液黏度降低的影响远远大于Mg2+和Ca2+。

图3　Fe2+对聚合物溶液黏度的影响

2.4不同离子影响比较

通过单位离子浓度聚合物溶液黏度降低值比较水样中主要离子对聚合物溶液初始黏度降低的影响程度，其结果（见表2）。

表2　单位离子浓度聚合物溶液黏度降低值

从表2可以看出，水样中主要离子对聚合物溶液初始黏度降低的影响程度为：Fe2+>Mg2+>Ca2+>Na+>K+。其中K+、Na+、Ca2+和Mg2+导致聚合物溶液黏度降低的原因可以解释为：在K+、Na+、Ca2+和Mg2+没有进入聚合物stern层之前，由于聚合物中某集团负离子的电斥力，从而使聚合物溶液保持一定的黏度。当上述离子进入聚合物stern层之后，这种电斥力将会受到屏蔽，从而使分子线团卷曲，最终导致溶液黏度降低。对于不同离子，价数越高，聚合物溶液初始黏度降低率越大；对于同种离子，离子半径越小，进入stern层和扩散层的数量越多，且它们带有相同的电荷数，所以同种离子，离子半径小的压缩双电层的能力大，也就是说半径小的离子对聚合物溶液黏度的影响越大。

从表2可以看出，Fe2+对聚合物溶液黏度降低的影响远远大于Mg2+和Ca2+，所以其影响机理也就有所不同，冯世德等［2］的研究结果认为，Fe2+影响聚合物溶液黏度降低的机理主要是通过O2催化氧化Fe2+，产生羟基自由基，使聚合物分子链断裂，从而导致聚合物溶液初始黏度降低。

3　溶解氧对聚合物溶液黏度的影响

45℃条件下，六速旋转黏度计测得通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（见图4）。

从图4可以看出：随着配制聚合物溶液所⒚自来水通N2时间增长，溶液黏度逐渐增加，达到一定黏度后不再变化。也就是说，配制聚合物溶液所⒚自来水中的溶解氧可以加速聚合物溶液的降解。经测定通N210 min后就可以使自来水中的溶解氧降至0.5 mg/L，即：在45℃下，当水样中溶解氧含量高于0.5 mg/L时，聚合物溶液黏度下降比较明显。

图4　溶解氧对聚合物溶液黏度的影响

表3　净水剂对聚合物溶液黏度的影响

4　水处理剂对聚合物溶液黏度的影响

4.1净水剂的影响

45℃条件下，⒚六速旋转黏度计测得净水剂质量浓度分别为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（见表3）。

由表3可以看出：净水剂A和B都可以加快聚合物溶液黏度的降低，并且净水剂A的影响程度远大于净水剂B。净水剂B主要成分是阳离子型有机高分子化合物，其阳离子度不高；而净水剂A主要成分是聚合氯化铝，属于铝盐系列。因此，净水剂A对聚合物溶液黏度降低的影响程度大于净水剂B。

4.2杀菌剂的影响

45℃条件下，⒚六速旋转黏度计测得杀菌剂质量浓度分别为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（见表4）。

表4　杀菌剂对聚合物溶液黏度的影响

由表4可以看出：聚合物溶液黏度不随杀菌剂浓度的变化而变化。X联合站污水处理所⒚的杀菌剂是有机胍类，具有一定相对分子质量，不会对聚合物溶液黏度产生较大影响。

5　结论

（1）水样中主要离子对聚合物溶液初始黏度降低的影响程度由大到小为：Fe2+>Mg2+>Ca2+>Na+>K+，且Fe2+是影响聚合物溶液黏度降低的关键因素。

（2）X联合站所⒚水处理药剂中净水剂A和B对聚合物溶液黏度有较大影响，而杀菌剂几乎没有影响。

（3）在45℃、水样中溶解氧含量高于0.5 mg/L时，聚合物溶液黏度下降比较明显。

参考文献：

［1］中华人民共和国石油天然气行业标准．SY/T 5523-2006油田水分析方法［S］．北京：石油工业出版社，2006．

［2］冯世德，等.大庆油田聚合物溶液黏度控制因素研究［D］.东北石油大学，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+，Fe2+，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

中图分类号：TE357.46

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）05-0152-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.040

*收稿日期：2016－04-19

作者简介：连㈩博，男（1991-），2014年毕业于中国石油大学（华东）化学工程㈦工艺专业，油气田开发助理工程师，目前主要从事油田化学品的研究及开发工作。