淺談聚合物粘度穩(wěn)定劑的開發(fā)

張永剛，李連客，候文斌，崔莉，單大龍，孔德照

（1.大慶油田開普化工有限公司；2.大慶油田第十采油廠第一作業(yè)區(qū)；3.大慶昆侖投資運(yùn)營(yíng)有限公司，黑龍江 大慶 163000）

大慶油田已建成了世界上最大的三次采油生產(chǎn)基地，聚驅(qū)是大慶油田最主要的三采方式。聚合物溶液的粘度及其穩(wěn)定性是影響驅(qū)油效果的關(guān)鍵因素。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，聚合物在配置及輸送過程中粘度損失嚴(yán)重。采用“清配污稀”方式，采油一廠、三廠等主要聚驅(qū)區(qū)塊的聚合物溶液從配制站到井口的粘度損失達(dá)26%～30%，造成聚合物驅(qū)油效率降低，三采成本提高。經(jīng)測(cè)算，僅采油一廠聚合物溶液粘損率每增加1%，全年需多投聚合物近200t；采油六廠粘損率每增加1%，全年需多投聚合物近100t。因此，開發(fā)聚合物粘損控制技術(shù)具有重要意義。

1 水質(zhì)對(duì)聚合物粘度影響因素分析

影響聚合物粘度的因素較多，除注入設(shè)備的機(jī)械剪切外，配制或稀釋聚合物用污水水質(zhì)的影響最大。影響聚合物溶液粘度的水質(zhì)因素主要溶解氧、礦化度、金屬陽離子、細(xì)菌、還原性物質(zhì)等。對(duì)采油六廠喇6注污水進(jìn)行了水質(zhì)分析，結(jié)果如表1所示。

表1 喇6注污水質(zhì)分析結(jié)果

根據(jù)聚合物溶液降解機(jī)理，結(jié)合喇6注污水水質(zhì)分析結(jié)果，分析影響現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液粘度的主要因素如下：

1.1 細(xì)菌

聚丙烯酰胺的降解產(chǎn)物也可作為細(xì)菌生命活動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗就會(huì)促進(jìn)聚丙烯酰胺的降解，從而導(dǎo)致溶液粘度的下降。前期對(duì)采油一廠薩中2配制站高分母液硫酸鹽還原

菌（SRB）含量與粘度變化研究結(jié)果表明，聚合物粘度保留率從高到低依次是：SRB含量0個(gè)/ml、SRB含量2000個(gè)/ml、SRB含量2500個(gè)/ml、SRB含量60000個(gè)/ml。可以確定，聚合物溶液中SRB含量越高聚合物粘度保留率越低，即SRB可加速聚合物的粘度損失。

喇6注污水中三種細(xì)菌含量均較高，尤其是SRB高達(dá)2500個(gè)/ml，急需殺菌處理。

1.2 金屬陽離子

金屬陽離子含量對(duì)聚合物降解有較大影響，高價(jià)金屬離子在抑制聚合物離子雙電層的作用中起著更大作用，影響尤甚。此外，F(xiàn)e2+在中和雙電層作用的同時(shí)還參與氧和聚合物分子的自由基反應(yīng)，促進(jìn)聚合物大分子鏈的氧化降解。在有氧條件下，F(xiàn)e2+超過1mg/l就能引發(fā)聚合物溶液粘度迅速下降。除Fe2+外，等離子比條件下降解強(qiáng)度大小順序?yàn)锳l3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+。

喇6注污水中Fe2+濃度達(dá)2.125mg/l，可造成聚合物溶液粘度迅速下降。所以必須對(duì)喇6注污水的Fe2+、Ca2+等金屬離子進(jìn)行處理，以消除金屬離子對(duì)聚合物粘度的影響。

1.3 還原性物質(zhì)S2-

隨著油田污水中S2-質(zhì)量濃度增加，聚合物黏度下降。含S2-的模擬污水配置的聚合物溶液中產(chǎn)生了帶有雙鍵的新物質(zhì)；在降黏過程中發(fā)生了自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使聚合物長(zhǎng)鏈斷裂成小分子物質(zhì)。6mg/l的S2-能使17g/L聚合物溶液黏度由72mPa·s降到10mPa·s以下，降粘率達(dá)86%。

喇6注污水的S2-濃度達(dá)6.53mg/L，對(duì)聚合物溶液粘度極為不利。

綜上，細(xì)菌、Fe2+等金屬離子、S2-是對(duì)聚合物溶液粘度產(chǎn)生不利影響的的主要因素。因此，殺滅細(xì)菌、螯合金屬陽離子、消除S2-可減輕這些不利因素對(duì)聚合物溶液粘度的影響，穩(wěn)定聚合物粘度。

2 粘度穩(wěn)定劑室內(nèi)評(píng)價(jià)效果

通過大量實(shí)驗(yàn)，篩選出了NW-01型聚合物粘度穩(wěn)定劑，可有效殺滅細(xì)菌、螯合金屬陽離子、消除還原性物質(zhì)，減輕這些不利因素對(duì)聚合物溶液粘度的影響，穩(wěn)定聚合物粘度。

評(píng)價(jià)了NW-01型聚合物粘度穩(wěn)定劑對(duì)采油六廠稀釋聚合物污水的作用效果，如圖1所示。

圖1 采油六廠喇6注污水投加粘度穩(wěn)定劑效果

結(jié)果表明，投加NW-01對(duì)聚合物溶液的初始粘度無不利影響，聚合物溶液的粘度穩(wěn)定性得到明顯改善。在45℃、絕氧條件下老化15天后粘度保留率較不加藥樣品提高了14.37%。

評(píng)價(jià)了投加NW-01對(duì)三元體系界面張力、提高采收率的影響，結(jié)果如圖2、表2所示。

表2 添加粘度穩(wěn)定劑驅(qū)油實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)(貝雷巖芯)

圖2 添加NW-01與空白樣界面活性圖對(duì)比

三元體系界面活性實(shí)驗(yàn)表明，利用配注系統(tǒng)污水添加200mg/L粘度穩(wěn)定劑配制三元體系，超低界面張力范圍無明顯變化。

添加粘度穩(wěn)定劑物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同三元體系用量條件下，添加粘度穩(wěn)定劑后采收率比原體系提高2.81%。

3 結(jié)語

（1）細(xì)菌、Fe2+等金屬離子、S2-是對(duì)聚合物溶液粘度產(chǎn)生不利影響的主要水質(zhì)因素。

（2）投加NW-01對(duì)聚合物溶液的初始粘度無不利影響，在45℃、絕氧條件下老化15天后粘度保留率較不加藥樣品提高了14.37%。

（3）配注系統(tǒng)污水添加粘度穩(wěn)定劑配制三元體系，超低界面張力范圍無明顯變化。在相同三元體系用量條件下，添加粘度穩(wěn)定劑后物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)采收率比原體系提高2.81%。