聚合物溶液导电特性研究

张庆国，高华美，崔江漫, 王 硕, 何淑娟，张继伟

（1. 东北石油大学地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318； 2. 大港油田测试公司第一分公司， 天津 300000；3. 中国石油集团东方地球物理公司，河北 涿州 056000； 4. 吉林油田公司新木采油厂地质所，吉林 松原 138000）

随着聚合物驱在油田的广泛应用,研究聚合物溶液自身的电性特征及其对岩石的电性特征的影响是解决聚合物驱后测井解释的重要环节。而本文重点对聚合物溶液自身的导电特性进行研究，据此进行了室内实验研究, 并得到了一定的认识[1-3]。

1 聚合物溶液的配置

1.1 实验仪器

利用电阻器及电阻率仪,测量聚合物溶液的电阻率, 研究聚合物溶液的电性特征。实验用聚合物为日本三菱的MO-4000- HSF,主要成份为聚丙烯酰胺, 属阴离子型聚合物，为弱电解质[4-6]。

1.2 实验方法

驱油用的聚合物溶液通常利用地表淡水和采出污水配置，实验室通常采用NaCl溶液配制[7]。本实验配置聚合物溶液选取目前大庆油田常用的聚合物相对分子量分别为500，950，1 400，2 500，3 500万，聚合物溶液的浓度采用1 000，2 000 mg/L 2种。实验配置盐水采用NaCl溶液，矿化度分别为500，1 000，3 000，5 000，7 000 mg/L 5 种。

1.3 溶液配制及电阻率测量

准确称取1 g和2 g 聚丙烯酰胺样品干粉，精确至0.000 1 g,称取0.5 g氯化钠放入盛有1 000 mL的烧杯中, 使用 S7401型电动搅拌器，调节转速为700 r/min,使大部分溶液形成旋涡。将干粉均匀撒在旋涡内壁，调节转速至1 400 r/min，搅拌2 h配成质量浓度为1 000 mg/L和2 000 mg/L的溶液，然后配置成不同矿化度的溶液待用[8]。

取配制好的聚合物溶液200 mL倒入烧杯中，将烧怀放入恒温箱中进行加热。将电阻率仪的测量电极垂直的放入烧杯中，分别在温度为 20，25 ℃下测量不同分子量聚合物（500，950，1 400，2 500，3 500万）、不同聚合物溶液浓度（1 000，2 000 mg/L）、不同配置水溶液矿化度（500，1 000，3 000，5 000，7 000 mg/L）的聚合物水溶液电阻率以及不同矿化度NaCl水溶液的电阻率，读取并记录聚合物溶液的电阻率值。

2 聚合物溶液导电规律研究

2.1 实验结果与讨论

为了更好地研究聚合物溶液的导电特性，将聚合物溶液电阻率与水溶液电阻率对比，根据实验测量的110个数据点，绘制成不同温度下聚合物溶液电阻率随矿化度变化曲线图（见图1、图2），由图分析可以得到以下几点认识：

图1 20 ℃不同分子量、不同浓度下溶液矿化度与溶液电阻率关系Fig.1 Relationship of solution salinity and solution resistivity under conditions of different molecular weight,different concentration at 20 ℃

图2 25 ℃不同分子量、不同浓度下溶液矿化度与溶液电阻率关系Fig.2 Relationship of solution salinity and solution resistivity under conditions of different molecular weight,different concentration at 25 ℃

由图1至图2可以看出：①在相同的测量温度下，聚合物溶液与不同矿化度NaCl水溶液变化趋势类似，均是随着溶液离子矿化度的逐渐增大，电阻率逐渐减小；②在配置溶液离子矿化度和温度相同的条件下，水溶液电阻率大于聚合物溶液的电阻率；③在配置溶液离子矿化度和温度相同的条件下，随着聚合物溶液浓度的增加，溶液电阻率略微减小；④当测量温度相同时，聚合物溶液离子矿化度从500 mg/L变化到3 000 mg/L时，溶液电阻率急剧下降；当配置溶液离子矿化度从3 000 mg/L增加到7 000 mg/L时，聚合物溶液与水溶液电阻率趋近一致，此时聚合物的分子量对聚合物溶液电阻率影响很小；⑤随着测量温度的升高,聚合物溶液电阻率随略有下降，但当矿化度较高时这种随温度变化而升高的幅度变得越来越小，这与NaCl水溶液电阻率随温度变化规律较为相似。

由图3至图6可以看出，在配制聚合物溶液所用盐水矿化度相同的条件下，聚合物溶液电阻率在20 ℃和 25 ℃时随分子量的变化而展现出的变化趋势。当溶液离子矿化度小于3 000 mg/L时，聚合物溶液电阻率随分子量变化有小量变化，但曲线的变化没有规律可循，这种变化与温度和浓度无关。当溶液离子矿化度大于3 000 mg/L时，起伏变得更小，这再次说明聚合物分子量对于聚合物溶液电阻率影响较小，其影响远远小于溶液矿化度对其的影响[9-12]。

图3 矿化度500 mg/L聚合物分子量与溶液电阻率关系Fig.3 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 500 mg/L

图4 矿化度1 000 mg/L聚合物分子量与溶液电阻率关系Fig.4 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 1 000 mg/L

图5 矿化度3 000 mg/L聚合物分子量与溶液电阻率关系Fig.5 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 3 000 mg/L

图6 矿化度7 000 mg/L聚合物分子量与溶液电阻率关系Fig.6 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 7 000 mg/L

3 结束语

通过室内实验可知：聚合物溶液与NaCl水溶液一样，聚合物溶液的电阻率随配置水溶液矿化度的增高而降低。清水聚合物电阻率受聚合物溶液和分子量影响大，而污水聚合物（矿化度大于 4 000 mg/L）电阻率受聚合物浓度和分子量影响很小。矿化度相同的条件下，水溶液电阻率高于聚合物溶液电阻率。聚合物溶液具有一般稀电解质溶液的导电特征，在矿化度相同的情况下，注入聚合物溶液不会使储层电阻率升高。

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