金屬陽離子及礦化度對超高分聚合物溶液黏度的影響

夏麗華

（黑龍江省大慶市第五采油廠試驗大隊，黑龍江大慶 163513）

金屬陽離子及礦化度對超高分聚合物溶液黏度的影響

夏麗華

（黑龍江省大慶市第五采油廠試驗大隊，黑龍江大慶 163513）

考察了常見金屬陽離子及礦化度對配制驅油用超高分子量聚合物溶液黏度影響的研究，通過在室內配制不同礦化度以及含有不同金屬離子的模擬污水，并用此模擬污水配制超高分子量的聚合物溶液，測量聚合物溶液的黏度。共分析了五種常見離子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+）及礦化度對聚合物溶液黏度的影響，研究發現，低礦化度下離子對聚合物黏度影響作用占主導，在高礦化度下礦化度對聚合物黏度影響占主導，并提出了配制聚合物溶液時各離子的濃度限度，為油田現場用污水替代清水配制聚合物溶液提供參考依據。

度；金屬離子；礦化度；濃度限度

聚合物驅是提高原油采收率的重要措施之一。目前國內油田的聚合物驅通常是用清水配制聚合物溶液或清水配制聚合物母液污水稀釋。若能采用污水配制聚合物溶液，則可節約大量清水，解決注采不平衡問題，減少污水排放，有利于環境保護。因此，采油污水配制聚合物越來越受到重視[1-2]。本文研究了采油污水中主要陽離子對聚合物溶液初始黏度的影響，提出了在采油污水配制聚合物溶液時的限度，為油田現場用采油污水代替清水配制聚合物溶液提供參考依據。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

NaCl、無水 CaCl2、MgCl2·6H2O、FeCl3·6H2O：均為分析純，驅油用聚丙烯酰胺相對分子質量為 2 910×104。

1.2 實驗儀器

布氏黏度計，恒溫水浴鍋，YND型數顯電動攪拌機，六聯磁力攪拌器，電子天平，常規玻璃儀器等。

1.3 實驗方法

為了驗證污水中陽離子對聚合物黏度的影響，采用室內配水，方法是以去離子水作為基礎，向其中加入單一鹽 NaCl，使其達到相應的礦化度，以此模擬污水為基礎，通過投加不同介質調整水中各種離子濃度并測定相應條件下聚合物溶液的黏度。

驅油用超高分子量聚合物溶液的配制方法是按照標準SY/ T6576—2003 配制，然 后用布 氏黏度計在 45℃、6s-1下測定其表觀黏度并記錄，本文中聚合物溶液的黏度為 1 400mg/L。

2 實驗結果分析

2.1 礦化度對驅油用超高分聚合物黏度的影響

向去離子水中添加不同含量的 NaCl成為不同礦化度的模擬污水，用不同礦化度的模擬污水配制驅油用超高分聚合物溶液，測定其黏度，隨著礦化度的增加，聚合物的粘度先快速下降，當礦化度達到 5 000×10-6時，溶液黏度下降較為平緩。

2.2 不同礦化度下金屬陽離子對驅油用超高分聚合物溶液粘度影響

2.2.1 在礦化度5 000×10-6下，Na+、K+對聚合物溶液粘度的影響

分別將不同量的 NaCl和 KCl加入到礦化度 5 000×10-6的模擬污水中，測定不同含量下聚合物溶液的黏度。隨著Na+、K+含量的增加，溶液黏度一直下降，當 Na+的濃度大于3 500mg/L、K+的濃度大于 2 000mg/L 以后，黏度下降趨勢有所平緩。因此應該控制 Na+含量低于 3 500mg/L、K+含量低于2 000mg/L。

2.2.2 礦化度5 000×10-6下Ca2＋、Mg2＋對聚合物溶液黏度的影響

分別將不同量的 MgCl2·6H2O、CaCl2以及它們的混合物（按濃度比1∶1）加入到礦化度5 000×10-6的模擬污水中，配制成不同 Ca2＋、Mg2＋及其混合物含量的聚合物溶液，測定其黏度，聚合物初始黏度隨 Ca2+、Mg2+及其混合物含量的增加，溶液黏度下降，當 Ca2+濃度大于 40mg/L、Mg2+濃度大于 40mg/L及其混合物濃度大于40mg/L 以后，聚合物黏度下降趨勢有所平緩，Ca2+、Mg2+含量越高，黏度損失越嚴重，所以應該控制 Ca2+、Mg2+含量均在 40mg/L 以下。

2.2.3 在礦化度1 000×10-6下Ca2＋、Mg2＋對聚合物溶液黏度的影響

分別將不同量的MgCl2·6H2O、CaCl2加入到礦化度1 000×10-6的模擬污水中，配制成不同 Ca2＋、Mg2＋含量的聚合物溶液，測定其黏度，聚合物溶液黏度隨 Ca2+、Mg2+含量的增加，溶液黏度快速下降，當 Ca2+濃度大于 40mg/L、Mg2+濃度大于 60mg/L 以后，聚合物黏度下降趨勢有所平緩，Ca2+、Mg2+含量越高，黏度損失越嚴重，所以應該控制 Ca2+濃度在40mg/L、Mg2+濃度在 60mg/L 以下。

2.2.4 礦化度1 000×10-6下Fe3+對聚合物溶液黏度的影響

將不同量的FeCl3·6H2O加入到礦化度為 1 000×10-6的模擬污水中，配制成不同 Fe3+含量的聚合物溶液，測定不同Fe3+含量下聚合物溶液的黏度，隨著 Fe3+含量的增加，聚合物溶液黏度快速下降，當 Fe3+的濃度達到3mg/L 時溶液變渾濁，當 Fe3+的濃度超過 4mg/L 時，溶液中出現棕色絮狀物，隨著Fe3+含量增加，絮狀物顏色加深，可見，Fe3+對聚合物溶液黏度影響很大。因此應嚴格控制 Fe3+含量，一般要低于 1mg/L。

3 結論

1）隨著礦化度增加聚合物溶液黏度下降，當礦化度達到5 000×10-6時，溶液黏度下降較為平緩。

2）低礦化度下陽離子對聚合物溶液黏度影響占主導，高礦化度下礦化度對聚合物溶液黏度影響占主導。

3）在礦化度5 000×10-6下，K+濃度限度為2 000mg/L，Na+濃度限度為 3 500mg/L，Ca2+、Mg2+的濃度限度都是 40mg/L，Fe3+對聚合物黏度影響很大，應嚴格控制其濃度，一般不超過1mg/L。

[1] 盧祥國，閆文華，王克亮，等.聚合物驅產出水配制聚合物溶液的粘度損失及影響因素[J].油氣采收率技術，1997，4（1）：28-32.

[2] 于洪江，劉祥，史俊，等.污水配制聚合物驅油體系可行性研究[J].西安石油學院學報（自然科學版），2001，15（1）：27-29.

Effect of metal cation and degree of mineralization on the viscosity of ultra-high-molecular-weight polymer solution

Xia Li-hua

This paper focuses on the effects of common metal cations and salinity on the viscosity of ultra-high molecular weight polymer solutions for flooding.Through the preparation of different salinity and simulated wastewater containing different metal ions in the room，In this paper，the effects of five common ions（K1+，Na1+，Ca2+，Mg2+，Fe3+）and the degree of mineralization on the viscosity of the polymer solution were analyzed.The results showed that the viscosity of the polymer solution was higher than that of the polymer solution.The effect of ionization on the viscosity of the polymer is dominated by the degree of mineralization，and the influence of the degree of salinity on the viscosity of the polymer is dominant under high salinity，and the concentration limit of each ion in the preparation of the polymer solution is proposed.And provide the reference for the preparation of polymer solution for the oil field.

viscosity；metal ion；salinity；concentration limit

TS27

A

1003-6490（2017）06-0205-02

2017-05-05

夏麗華（1984—），女，黑龍江大慶人，助理工程師，主要研究方向為試驗研究。