高濃度聚驅采出液粘溫規律研究

董秋璇

（東北石油大學物理與電子工程學院，黑龍江大慶 163318）

聚合物驅采出液與常規采油污水相比，具有下列特征：成分上除了含有石油烴類、懸浮顆粒、無機鹽和微生物等物質之外，還含有高濃度的聚合物，聚合物是一種高分子量的難降解絮凝劑[1-2]；采出液粘度大，聚合物濃度越高粘度越大；采出液中微小油滴之間難以融合、上浮，油水分離困難[3]；采出液油水乳化嚴重，大量的聚合物與吸附在油水界面上的乳化劑協同作用，形成高強度的界面膜，難以破壞[4-7]。本項目通過對聚驅采出液儀器分析及化學分析的方法，針對采出液本身及聚合物的物理化學性質，通過室內實驗，研究了高濃度聚驅采出液的粘溫規律，為改進油田污水治理工藝提供有效數據并探討理論依據。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

實驗藥品：高濃度聚合物驅采出液樣品（采自某采油廠）；溴水；淀粉-碘化鎘。

實驗儀器：布氏旋轉粘度計；722 型可見分光光度計；分析天平；電子天平；電熱恒溫磁力攪拌水浴鍋。

1.2 實驗方法

淀粉-碘化鎘比色法測定采出液的聚丙烯酰胺含量；布氏旋轉粘度計測定粘度；重量法測定采出液含油率。

2 結果與討論

2.1 聚驅采出液初始聚合物濃度和粘度的測定

圖1 聚驅采出液聚合物含量柱狀圖

采出液聚合物濃度和粘度柱狀圖如圖1、2 所示。在二十個采出井中，聚合物濃度在72-1222mg/L 之間波動。聚丙烯酰胺注入到底層中，經過長時間的流動、復雜地層結構的剪切以及溫度的影響，聚合物斷鏈、聚沉程度會發生一定的差異，導致不同采出井的聚合物濃度結果不同。二十個井口的粘度在1.1-7.5 mPa·s 之間，全部低于8mPa·s。在室溫25℃下，純水的粘度大約為0.89 mPa·s，因此聚丙烯酰胺是造成采出液粘度增加的主要原因。但是，結合現場實際情況，以及光照、地層運動等外在條件的變化，聚合物濃度相近的采出液，其粘度大小也會表現出較大差異，不過整體來看，聚合物濃度增加時，其粘度值也波動增加。

圖2 聚驅采出液粘度柱狀圖

2.2 不同溫度下的粘溫曲線

2.2.1 聚驅粘溫曲線

將采出液分別放置在30、40、50 和60℃的恒溫水浴中，待一小時后測定粘度值，聚驅粘溫曲線圖如圖3 所示。由圖可知，溫度升高時，采出液粘度下降。因為高溫能引起聚丙烯酰胺的長鏈斷開，隨即粘度值下降。

2.2.2 水驅和聚驅的粘溫規律研究

分別對水驅和聚驅隨機進行取樣5 個，在不同溫度下測定粘度值，水驅采出液和聚驅采出液粘溫規律如圖4 和圖5 所示。當溫度從30℃升高到60℃時，水驅的粘度平均值由1.36mPa·s 下降到0.64mPa·s；聚驅的粘度平均值由3.72mPa·s下降到2mPa·s。從整體來看，溫度的升高，水驅和聚驅降低程度相差不大。

圖3 聚驅粘溫曲線圖

圖5 聚驅粘溫曲線

2.3 聚驅不同溫度下的降粘率

聚驅采出液在不同溫度下20 個采出井降粘率的平均值，如圖6 所示。溫度增加，采出液的粘度下降，在30℃、40℃、50℃、60℃時，20 個采出井的平均降粘率分別為9.4%、23.4%、36.13%、44.8%。由此可見，溫度的升高能使采出液粘度明顯降低。

2.4 聚驅油水分離特性測試

聚驅采出液靜置八小時油水分離后，水層含油量如圖7 所示。聚合物濃度最低的為140 mg/L 的，其水層含油量為512mg/L；聚合物濃度最高的為1032 mg/L 的，其水層含油量為873mg/L。水層含油量隨著聚合物濃度逐量遞增。聚丙烯酰胺含量的增加直接決定粘度的升高，再加上采出液中的細小懸浮顆粒，增加了采出液乳化穩定性。故而，高濃度聚驅采出液破乳困難的本質緣由是聚丙烯酰胺和懸浮物協同作用的結果。

圖6 聚驅采出液不同溫度下降粘率的平均值

圖7 聚驅采出液油水分離后水層中含油量

3 結論

研究不同溫度下采出液的粘溫規律可知：

（1）聚丙烯酰胺含量相近的采出液，由于實際環境因素的影響，不同井口的采出液粘度會相差較大，但整體趨勢是聚合物濃度增加時，其粘度值也波動增加。

（2）室內實驗升高采出液溫度，其粘度值下降。實驗最高溫度為60℃，平均粘度降下降了44.8%，所以高溫能引起聚丙烯酰胺的長鏈斷開，隨即粘度值下降。

（3）高濃度聚驅采出液水層含油量隨著聚合物濃度逐量遞增。因此，聚丙烯酰胺和懸浮物的協同作用是促使高濃度聚驅采出液破乳困難的本質緣由。