稳定剂对污水聚合物溶液性质的影响研究

张庆斌（中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

随着大庆油田聚合物驱工业化应用规模的不断扩大，淡水资源日趋紧张，大量采出污水又缺乏经济和有效的处理方法，给油田正常生产和环境保护带来极大压力。因此，污水聚合物驱是聚合物驱油技术发展的必然结果。与淡水相比较，污水不仅矿化度高，而且多含厌氧细菌硫酸还原菌。硫酸还原菌可以在油藏和地面处理系统中繁殖，这不仅堵塞地层，同时也会引起聚合物降解，造成聚合物溶液黏度下降，进而影响聚合物溶液流度控制能力和调驱效果［1－3］。近年来，随着污水聚合物驱应用规模的不断扩大，改善污水聚合物溶液黏度稳定性研究愈来愈受到重视。

污水聚合物溶液黏度稳定性研究已有文献报道［4－9］，但研究工作多在暴氧环境中进行的，没有考虑氧本身以及它对稳定剂作用效果的影响。此外，稳定剂对聚合物溶液稳定性影响评价主要采用黏度指标，没有涉及对聚合物溶液渗流特性的影响。为此，笔者借助于厌氧和物理模拟实验装置以及理论分析方法，就稳定剂对污水聚合物溶液黏度稳定性和渗流特性影响进行了研究，并就厌、暴氧环境和剪切作用对稳定剂作用效果影响进行了分析。

1 试验部分

1.1 材料

聚合物选用中石油大庆炼化公司生产 “中分”、“超高”、“宽分”和 “低分”等4种部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），其固含量依次为89.53%、88.80%、89.54%和89.77%。试验用水为注水站污水、油井采出液分离污水（在厌氧条件下完成取样、油水分离和聚合物溶液配制和黏度测试等），污水总矿化度为4022.89mg/L，其水质数据如表1所示。稳定剂有效含量5.6%。

表1 试验用污水水质数据

1.2 仪器

BACTRON ANAEROBIC CHAMBER BACTRON 1.5型厌氧室、HJ-6型多头磁力搅拌器、TC-201型布氏黏度计、电子天平、烧杯和试管等。试验温度为45℃。

1.3 方案设计

①厌、暴氧条件对稳定剂作用效果影响研究；②在厌氧条件下，剪切作用对稳定剂作用效果影响研究；③在暴氧条件下，稳定剂对聚合物溶液渗流特性影响研究。

2 结果分析

2.1 厌、暴氧条件对稳定剂作用效果影响

在厌、暴氧条件下，分别配制浓度为1000mg/L的聚合物溶液和聚合物浓度为1000mg/L、稳定剂浓度为120mg/L的聚合物溶液，溶液黏度与时间关系测试结果见表2和表3。从表2和表3可以看出，聚合物溶液黏度稳定性即黏度保留率受到厌暴氧条件、稳定剂和聚合物种类的影响，稳定剂和暴氧作用都可以改善聚合物溶液黏度稳定性。在相同厌、暴氧条件下，第30d时“聚合物＋稳定剂”溶液的黏度保留率要高于聚合物溶液。此外，无论是 “聚合物＋稳定剂”溶液还是聚合物溶液，暴氧条件下的黏度保留率都要高于厌氧条件下的保留率，即暴氧条件下稳定剂作用效果要好于厌氧条件下的作用效果。由此可见，矿场实际应用效果要比室内实验效果差，其原因在于矿场配制和输送污水聚合物溶液过程是密闭厌氧的。

2.2 剪切作用对稳定剂作用效果影响

在厌氧条件下，采用大庆 “中分”聚合物分别配制浓度为1000mg/L的聚合物溶液和聚合物浓度为1000mg/L、稳定剂浓度为120mg/L的 “聚合物＋稳定剂”溶液，对2种溶液进行等强度剪切作用，然后连续检测溶液黏度，结果见表4。从表4可以看出，剪切作用对于稳定剂的作用效果几乎没有影响。第30d时，受到剪切作用 “聚合物＋稳定剂”溶液的黏度保留率为47.3%，未剪切的为49%，二者仅差1.7%。由此可见，矿场配制和输送污水聚合物溶液过程中的剪切作用对稳定剂作用效果影响不大。

2.3 稳定剂对污水聚合物溶液吸附特性影响

将大庆 “中分”和 “超高”聚合物与油田污水和稳定剂配制成聚合物溶液，其中稳定剂浓度为120mg/L，聚合物为1000mg/L。聚合物溶液在天然岩心上的动吸附量测试结果见表5。从表5可以看出：①稳定剂可以增大聚合物在天然岩心上的动吸附量；②聚合物相对分子质量对动吸附量存在影响，“超高”聚合物的动吸附量较 “中分”聚合物的大。

表2 暴氧条件下稳定剂黏度与时间关系测试数据

表3 厌氧条件下稳定剂黏度与时间关系测试数据

表4 剪切作用对稳定剂作用效果影响

2.4 稳定剂对污水聚合物溶液渗流特性影响

将大庆 “中分”和 “超高”聚合物与油田污水和稳定剂配制成聚合物溶液，其中稳定剂浓度为120mg/L，聚合物为1000mg/L。聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数测试结果见表6。从表6可以看出：①稳定剂对聚合物溶液渗流特性存在影响，添加稳定剂的聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数较未加稳定剂的大；②聚合物相对分子质量对聚合物溶液渗流特性存在影响，“超高”聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数较 “中分”聚合物溶液的大。

表5 聚合物动吸附量测试结果

表6 阻力系数和残余阻力系数测试结果

岩心流动试验过程中 “中分”和 “超高”聚合物注入压力与PV（孔隙体积倍数）数关系曲线如图1所示。从图1可以看出，在岩心流动试验过程中，对于相同相对分子质量聚合物溶液，添加稳定剂的注入压力要高于未添加稳定剂的值，“超高”聚合物溶液的注入压力要高于 “中分”聚合物溶液的注入压力。由此可见，稳定剂可以增大聚合物溶液的渗流阻力，有利于改善聚合物溶液的流度控制能力和提高聚合物驱的增油效果。

图1 压力与PV数关系曲线

3 结论

1）稳定剂可以改善污水聚合物溶液黏度稳定性。

2）稳定剂在暴氧环境中对污水聚合物溶液黏度稳定作用效果要好于厌氧环境中的作用效果。

3）稳定剂可以增加污水聚合物溶液渗流阻力，改善污水聚合物溶液的流度控制能力和提高聚合物驱增油效果。

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［编辑］ 洪云飞