曝氧量对污水聚合物黏度影响的室内实验研究

张文帅

摘 要：随着我国东部老油田含水率逐年自然上升，产出污水既造成了环境破坏，又导致资源的浪费，因此，使用采出污水配制聚合物溶液进行回注的技术被各大油田广泛使用。而如今普遍使用的污水曝氧技术，虽然能够减小甚至消除污水中厌氧细菌对聚合物分解所造成的溶液黏度降低，但是过度的曝氧也会引起聚合物分子链发生断裂，从而减低溶液的黏度。采用室内实验，采用曝氧污水及厌氧污水配制聚合物溶液的方法，研究氧分子对于聚合物溶液黏度以及稳定性的影响。实验结果发现，使用曝氧污水所配制聚合物溶液的黏度要高于使用厌氧污水所配制聚合物溶液的黏度，在此基础上确定污水最佳曝氧浓度约为5 mg/L。

关 键 词：曝氧量;污水;聚合物溶液

中图分类号：X 703 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1235-02

Indoor Experimental Study on Effect of Oxygen Exposure to Polymer Viscosity

ZHANG Wen-shuai

（Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China）

Abstract： With natural rise of water cut of old oil fields in the eastern part of China year by year， oilfield produced water emission causes environmental pollution and waste of resources， the re-injection technology of produced water polymer solution has been widely used in major oil fields. Now sewage oxygen exposure technology can reduce or even eliminate the sewage anaerobic bacteria which can decompose the polymer to cause the solution viscosity reduce， but excessive oxygen exposure will cause fracture of polymer molecular chain， so as to reduce the viscosity of the solution. In laboratory experiments， sewage after the oxygen exposure and anaerobic wastewater were used to prepare the polymer solution， and effect of oxygen on polymer solution viscosity and stability was studied. The experimental results show that the viscosity of polymer solution prepared by using sewage after oxygen exposure is higher than that of polymer solution prepared by using anaerobic sewage， on this basis， the best oxygen exposure concentration for wastewater is about 5 mg/L.

Key words： Oxygen exposure; Wastewater; Polymer solution

近些年来，随着油田采出污水配制聚合物溶液进行回注的兴起，有关学者关于氧对于聚合物溶液的影响方面做出了大量的研究[1]，并认为厌氧菌的存在是造成聚合物溶液黏度下降的主要原因，所以油田普遍使用污水曝氧之后配制聚合物溶液的方法，來减小厌氧菌对污水配制的聚合物溶液的影响。但如果曝氧过量，氧分子又会造成污水所配制而成的聚合物溶液长期稳定性变差。在活性杂质存在的时候，甚至极其微量的氧也会导致聚合物的分子量发生断裂，造成溶液黏度的快速降低[2，3]。所以，优选出合理的曝氧量是油田采出污水配制聚合物溶液技术的关键环节[4，5]。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验使用三种聚合物（中分子量聚合物、高分子量聚合物及抗盐聚合物）均由大庆炼化公司提供;实验用水取自大庆采油一厂，矿化度为2 697mg/L。

1.2 实验仪器

厌氧箱、恒温箱、布氏粘度计、磁力搅拌器等。

1.3 实验过程

（1）于厌氧的条件下，将污水进行沉淀以及过滤处理;

（2）将部分水样进行曝氧处理;

（3）分别在厌氧以及曝氧的情况下，分别使用三种聚合物干粉配制聚合物溶液;

（4）厌氧以及曝氧的情况下，将聚合物溶液置于油藏温度环境中，并在不同时间测量各聚合物溶液的黏度。

2 实验结果及分析

2.1 实验结果

在油藏温度环境下，3种聚合物溶液在厌氧以及曝氧条件下所测得的黏度结果如表1及图1所示。

图1 中分聚合物溶液在不同环境中黏度随时间变化曲线

Fig.1 Changing curve of the polymer solution viscosity with time in different environment

分析后能够发现：

（1）3种聚合物溶液体系在油藏环境下各时间点测得的结果，曝氧条件下的黏度均略高于厌氧条件下的黏度，即曝氧条件下聚合物溶液的黏度保持率较高;

（2）在浓度相同的条件下，抗盐聚合物溶液的黏度最大，中分聚合物溶液的黏度最小;

（3）3种聚合物溶液在曝氧以及厌氧的条件下，聚合物溶液的黏度随时间快速下降，至10 d之后黏度的下降逐渐趋于稳定。

2.2 实验分析

油田采出污水里含有相当数量的厌氧微生物以及细菌，其会在相当的程度上对聚合物溶液的黏度造成影响。虽然氧气的存在会使得聚合物分子发生降解，但是含有氧气的富氧环境对厌氧细菌具有很强的杀菌作用，能够保证聚合物溶液的稳定性。

硫酸盐还原菌为一类能够于厌氧环境下将硫酸盐物质还原为硫化物，并以有机物质作为主要营养物的细菌。在厌氧的环境中，其能够生成二价铁等还原物，并与聚合物溶液当中的氧发生反应，造成聚合物的分子链发生断裂，从而使得聚合物溶液的黏度出现下降。在曝氧的環境中，氧能够杀死绝大部分包括硫酸盐还原菌在内的厌氧细菌以及微生物，并有效地一直其生长，从而减小其对聚合物溶液的降解。

综上所述，当污水当中的氧气含量较少时，溶液中所含有的氧不足以将厌氧菌全部消灭，以此种污水所配制成的聚合物溶液，其黏度依然会受到剩余的厌氧菌所造成的不利作用;而如果污水当中的氧气含量较大时，将厌氧细菌消灭之后，污水当中会有部分的氧剩余，以此种污水所配制成的聚合物溶液，聚合物的分子量会由于氧的作用从而导致出现断裂，从而影响聚合物溶液的黏度。经过优选实验之后认为，合理的曝氧量约为5 mg/L。

表1 各聚合物溶液黏度测量结果

Table 1 The polymer solution viscosity measurement results mPa·s

3 结 论

（1）曝氧环境下聚合物溶液的黏度要略高于厌氧环境下聚合物溶液的黏度;

（2）聚合物溶液的黏度随着时间的延长，先是快速下降，之后黏度的下降逐渐趋于稳定;

（3）污水的合理曝氧量约为5 mg/L，此时污水配制的聚合物溶液黏度最大。

参考文献：

[1]张景存.大庆油田三次采油试验研究[M]. 北京： 石油工业出版社， 1995： 1-20.

[2]卢祥国，高振环，闫文华，等. 聚合物驱油效果影响因素研究[J]. 油气采收率技术， 1995， 2（4）： 1-4.

[3]朱麟勇，常志英. 部分水解聚丙烯酰胺在水溶液中的氧化降解温度的影响[J]. 高分子材料科学与工程， 2000（02）：35-37.

[4]蒋杏昆. 油田生产设备中非 SRB 硫化菌[J]. 国外油田工程，1998（8）：49-51.

[5]王宝江， 李彦兴， 姚兰， 等. 清水配制污水稀释聚合物溶液试验研究[J]. 大庆石油地质与开发，2001，20（2）： 86-88.