張強(qiáng)，胡雪，陳士佳，翁大麗，鄭繼龍，孔麗萍，陳斌

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渤海L油田清污配聚效果評(píng)價(jià)

張強(qiáng)，胡雪，陳士佳，翁大麗，鄭繼龍，孔麗萍，陳斌

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

針對渤海L油田污水生產(chǎn)量大幅增加、清水礦化度高結(jié)垢嚴(yán)重的問題，開展了清污配聚效果對比研究。以聚合物溶液的粘度為主要指標(biāo)，研究了油田污水與清水對聚合物溶解、穩(wěn)定性及流變性的影響，并采用掃描電鏡從微觀上表征了不同聚合物濃度和水質(zhì)條件下聚合物的聚集形態(tài)。結(jié)果表明：污水較清水更有利于聚合物的溶解，配制的溶液在表觀粘度、微觀結(jié)構(gòu)等性能更優(yōu)，但在自身穩(wěn)定性上表現(xiàn)較差。

清水； 污水； 粘度； 穩(wěn)定性

渤海L油田自2006年3月開始注聚以來，目前已有注聚井8口，一線受益井26口，聚驅(qū)產(chǎn)油912.82 m3/d，占整個(gè)油田產(chǎn)量的54%，聚合物驅(qū)效果良好。然而，隨著油田聚合物驅(qū)的進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)施，含聚污水量的大幅增加給平臺(tái)有限的產(chǎn)出液處理能力帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)油田水源井水礦化度較高（9 000 mg/L）加劇了注聚流程的腐蝕結(jié)垢。因此，開展渤海L油田生產(chǎn)污水的配聚回注研究具有十分重要的意義[1-3]。

本文以清水浴污水配制的聚合物溶液為對象，以聚合物溶液的粘度為主要指標(biāo)，研究了渤海L油田污水配聚的可行性，為改善該油田生產(chǎn)現(xiàn)狀及進(jìn)一步提高聚驅(qū)驅(qū)油效果提供依據(jù)[4-5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥劑

實(shí)驗(yàn)藥劑：聚合物：L油田在用聚合物（白色粉狀顆粒，固含量91.21%，水解度24.69%）；實(shí)驗(yàn)用水：L油田配聚清水及生產(chǎn)污水。

實(shí)驗(yàn)儀器：HAAKE RS-600流變儀，Brookfield LV DV-Ⅱ+數(shù)字粘度計(jì)，六聯(lián)攪拌器等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 聚合物溶解性能評(píng)價(jià)方法

（1）粘度測試法：用清水和污水在恒溫45 ℃以400 r/min的速度攪拌條件下，分別配制5 000 mg/L聚合物母液，每隔一定時(shí)間，取部分溶液分別用BROOKFILD LV DVⅡ+數(shù)字粘度計(jì)（美國Brookfield）測試其在63 ℃溫度條件下的粘度。

（2）膠體稱重法：稱取聚合物樣品2.5 g各6份，均勻分散到質(zhì)量為497.5 g的L油田清水與污水中，恒溫45 ℃下以400 r/min的速度攪拌，每隔一定時(shí)間，取溶液用200目篩網(wǎng)抽濾，將篩網(wǎng)及聚合物團(tuán)塊放入120 ℃烘箱中烘干，稱量篩網(wǎng)上保留聚合物干粉重量為未溶聚合物的質(zhì)量。

1.2.2 聚合物粘度測定

在測定聚合物溶液的粘度時(shí)，先用清水和污水分別配制濃度為5 000 mg/L的母液，室內(nèi)放置12 h以上備用，用污水稀釋至目標(biāo)濃度（1 000 mg/L、1200 mg/L、2 000 mg/L），在63 ℃下恒溫2 h，再采用HAAKE RS-600流變儀在恒溫63 ℃、7.34 s-1下測定其粘度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 清水與污水對聚合物溶解性能的影響

通過粘度測試方法，測定不同水質(zhì)條件配制5000 mg/L聚合物溶液不同溶解時(shí)間下的粘度，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 清水與污水對聚合物母液粘度的影響

圖2 清水與污水對聚合物母液不溶物的影響

從圖1看出，隨著溶解時(shí)間的增加，清水與污水配制的聚合物母液的表觀粘度均大幅增加，且污水配制的聚合物母液粘度高于清水，同時(shí)聚合物在污水中的溶解速率較高；從圖2看出，聚合物在污水中溶解時(shí)不溶物含量要高于清水。

因此，污水的水質(zhì)條件更利于聚合物的溶解，但污水配制的聚合物溶液的不溶物含量有所升高，這可能是由于污水中存在的懸浮物、油泥等微小不溶物造成的。

2.2 清水與污水對聚合物目標(biāo)液性能的影響

采用清水與污水配制不同濃度的聚合物目標(biāo)液，分別測定目標(biāo)液粘度，結(jié)果如圖3所示：

圖3 清水與污水對聚合物母液粘度的影響

聚合物溶液的表觀粘度隨其濃度的增加迅速增大，且污水配制的聚合物溶液粘度均較清水配制的聚合物溶液高。這主要是由于聚合物溶液濃度越高，單位體積內(nèi)的分子數(shù)量越多，分子之間的吸引力越大，相互之間的纏結(jié)作用越強(qiáng)，因而表觀粘度越大。

從圖4看出，污水配制的聚合物目標(biāo)液粘度均高于清水配制的聚合物溶液，隨著時(shí)間的推移，目標(biāo)液粘度均出現(xiàn)下降趨勢，但污水配制的聚合物溶液粘度下降更快；在30天后，清水與污水配制的聚合物溶液粘度趨于穩(wěn)定，其中污水配制的聚合物溶液亦高于清水配制的聚合物溶液。

因此，可以判斷，在一定的濃度及時(shí)間區(qū)間內(nèi)，污水配制的聚合物溶液要優(yōu)于清水配制的聚合物溶液。

圖4 清水與污水對目標(biāo)液穩(wěn)定性的影響

2.3 清水與污水對聚合物流變性能的影響

采用清水與污水配制不同溶液的聚合物目標(biāo)液，利用HAKKE RS-600測定其流變性，并計(jì)算流變指數(shù)和稠度系數(shù)。

圖5 清水配制目標(biāo)液流變性擬合曲線

圖6 污水配制目標(biāo)液流變性擬合曲線

從圖5、圖6看出，采用清水與污水配制的聚合物目標(biāo)液測定的流變性進(jìn)行擬合，目標(biāo)液的值均小于1，表現(xiàn)出假塑性流體的特性；聚合物的濃度越高，值越小，值越大。這是因?yàn)榫酆衔锶芤涸谑艿郊羟辛r(shí)聚合物分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被改變（被打開、被破壞），與此同時(shí)因慣性作用存在著動(dòng)態(tài)的回復(fù)纏結(jié)點(diǎn)的重建過程行為。隨著剪切速率的增加，聚合物分子間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)無法達(dá)到動(dòng)態(tài)的回復(fù)過程，使得大部分的聚合物分子沿著剪切的受力方向運(yùn)動(dòng)，分子的定向性更強(qiáng)，分子之間的作用力減小。

3 結(jié) 論

（1）污水較清水更有利于聚合物的溶解，且用污水配制的聚合物溶液其表觀粘度要高于采用清水配制的聚合物溶液；污水配制的聚合物溶液較自身而言穩(wěn)定性較差，粘度隨時(shí)間的推移損失較大，但仍高于清水配制的聚合物溶液；

（2）對采用清水與污水配制的聚合物溶液測定的流變性進(jìn)行擬合，結(jié)果表明，聚合物表現(xiàn)出假塑性流體的特性，剪切速率越大，溶液越稀，粘度越小。

因此，污水較清水配制的聚合物溶液，其表觀粘度、微觀結(jié)構(gòu)等性能更優(yōu)，但在自身穩(wěn)定性上表現(xiàn)較差。

［1］唐恒志，張健，王金本，等. 綏中36-1油田注入水水質(zhì)對疏水締合聚合物溶液粘度的影響[J] .中國海上油氣，2007，6（19）：390-393．

［2］于洪江，劉祥，史俊，等．污水配制聚合物驅(qū)油體系可行性研究［J］．西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，15（1）：27-29．

［3］戚秀云，張冰，武彥輝．油田含聚污水處理技術(shù)探討[J]．煉油與化工，2006，2（3）45-46．

［4］盧祥國，高振環(huán)，閏文化，等．大慶油田聚合物驅(qū)采出水配制的聚合物溶液驅(qū)油效果研究[J]. 油田化學(xué)，1996，13（4）：361-363.

［5］孔柏嶺．污水聚丙烯酞胺溶液高溫穩(wěn)定性研究[J]．石油勘探與開發(fā)，2001，28（1）：66-70．

Evaluation on the Preparation Effect of Polymer Solution With Fresh Water or Sewage in Bohai L Oilfield

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（CNOOC EnerTech-Drilling &Production Company, Tianjin 300452, China）

To solve the problem of the large increase of sewage production, high water salinity and scaling, the research was conducted to evaluate the effect of fresh water and sewage for dissolving polymer. The viscosity of polymer solution was studied as main index to investigate the influence of sewage and fresh water on the dissolution, stability and rheological properties of polymer. The SEM was used to characterize the aggregation morphology of polymer under different polymer concentration and water quality. The results show that sewage is propitious to dissolve polymer and the polymer solution shows better performance on apparent viscosity and microstructure, however the stability shows the opposite side.

sewage; polymer dissolving; viscosity

TE 991

A

1004-0935（2017）10-0948-03

2017-08-16

張強(qiáng)（1989-），男，工程師，碩士，天津人，2014畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程專業(yè)，從事海上油田提高采收率相關(guān)工作。