曝氧量對污水聚合物黏度影響的室內實驗研究

張文帥

摘 要：隨著我國東部老油田含水率逐年自然上升，產出污水既造成了環境破壞，又導致資源的浪費，因此，使用采出污水配制聚合物溶液進行回注的技術被各大油田廣泛使用。而如今普遍使用的污水曝氧技術，雖然能夠減小甚至消除污水中厭氧細菌對聚合物分解所造成的溶液黏度降低，但是過度的曝氧也會引起聚合物分子鏈發生斷裂，從而減低溶液的黏度。采用室內實驗，采用曝氧污水及厭氧污水配制聚合物溶液的方法，研究氧分子對于聚合物溶液黏度以及穩定性的影響。實驗結果發現，使用曝氧污水所配制聚合物溶液的黏度要高于使用厭氧污水所配制聚合物溶液的黏度，在此基礎上確定污水最佳曝氧濃度約為5 mg/L。

關 鍵 詞：曝氧量;污水;聚合物溶液

中圖分類號：X 703 文獻標識碼： A 文章編號： 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

近些年來，隨著油田采出污水配制聚合物溶液進行回注的興起，有關學者關于氧對于聚合物溶液的影響方面做出了大量的研究[1]，并認為厭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，來減小厭氧菌對污水配制的聚合物溶液的影響。但如果曝氧過量，氧分子又會造成污水所配制而成的聚合物溶液長期穩定性變差。在活性雜質存在的時候，甚至極其微量的氧也會導致聚合物的分子量發生斷裂，造成溶液黏度的快速降低[2，3]。所以，優選出合理的曝氧量是油田采出污水配制聚合物溶液技術的關鍵環節[4，5]。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗使用三種聚合物（中分子量聚合物、高分子量聚合物及抗鹽聚合物）均由大慶煉化公司提供;實驗用水取自大慶采油一廠，礦化度為2 697mg/L。

1.2 實驗儀器

厭氧箱、恒溫箱、布氏粘度計、磁力攪拌器等。

1.3 實驗過程

（1）于厭氧的條件下，將污水進行沉淀以及過濾處理;

（2）將部分水樣進行曝氧處理;

（3）分別在厭氧以及曝氧的情況下，分別使用三種聚合物干粉配制聚合物溶液;

（4）厭氧以及曝氧的情況下，將聚合物溶液置于油藏溫度環境中，并在不同時間測量各聚合物溶液的黏度。

2 實驗結果及分析

2.1 實驗結果

在油藏溫度環境下，3種聚合物溶液在厭氧以及曝氧條件下所測得的黏度結果如表1及圖1所示。

圖1 中分聚合物溶液在不同環境中黏度隨時間變化曲線

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

分析后能夠發現：

（1）3種聚合物溶液體系在油藏環境下各時間點測得的結果，曝氧條件下的黏度均略高于厭氧條件下的黏度，即曝氧條件下聚合物溶液的黏度保持率較高;

（2）在濃度相同的條件下，抗鹽聚合物溶液的黏度最大，中分聚合物溶液的黏度最小;

（3）3種聚合物溶液在曝氧以及厭氧的條件下，聚合物溶液的黏度隨時間快速下降，至10 d之后黏度的下降逐漸趨于穩定。

2.2 實驗分析

油田采出污水里含有相當數量的厭氧微生物以及細菌，其會在相當的程度上對聚合物溶液的黏度造成影響。雖然氧氣的存在會使得聚合物分子發生降解，但是含有氧氣的富氧環境對厭氧細菌具有很強的殺菌作用，能夠保證聚合物溶液的穩定性。

硫酸鹽還原菌為一類能夠于厭氧環境下將硫酸鹽物質還原為硫化物，并以有機物質作為主要營養物的細菌。在厭氧的環境中，其能夠生成二價鐵等還原物，并與聚合物溶液當中的氧發生反應，造成聚合物的分子鏈發生斷裂，從而使得聚合物溶液的黏度出現下降。在曝氧的環境中，氧能夠殺死絕大部分包括硫酸鹽還原菌在內的厭氧細菌以及微生物，并有效地一直其生長，從而減小其對聚合物溶液的降解。

綜上所述，當污水當中的氧氣含量較少時，溶液中所含有的氧不足以將厭氧菌全部消滅，以此種污水所配制成的聚合物溶液，其黏度依然會受到剩余的厭氧菌所造成的不利作用;而如果污水當中的氧氣含量較大時，將厭氧細菌消滅之后，污水當中會有部分的氧剩余，以此種污水所配制成的聚合物溶液，聚合物的分子量會由于氧的作用從而導致出現斷裂，從而影響聚合物溶液的黏度。經過優選實驗之后認為，合理的曝氧量約為5 mg/L。

表1 各聚合物溶液黏度測量結果

Table 1 The polymer solution viscosity measurement results mPa·s

3 結 論

（1）曝氧環境下聚合物溶液的黏度要略高于厭氧環境下聚合物溶液的黏度;

（2）聚合物溶液的黏度隨著時間的延長，先是快速下降，之后黏度的下降逐漸趨于穩定;

（3）污水的合理曝氧量約為5 mg/L，此時污水配制的聚合物溶液黏度最大。

參考文獻：

[1]張景存.大慶油田三次采油試驗研究[M]. 北京： 石油工業出版社， 1995： 1-20.

[2]盧祥國，高振環，閆文華，等. 聚合物驅油效果影響因素研究[J]. 油氣采收率技術， 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溫度的影響[J]. 高分子材料科學與工程， 2000（02）：35-37.

[4]蔣杏昆. 油田生產設備中非 SRB 硫化菌[J]. 國外油田工程，1998（8）：49-51.

[5]王寶江， 李彥興， 姚蘭， 等. 清水配制污水稀釋聚合物溶液試驗研究[J]. 大慶石油地質與開發，2001，20（2）： 86-88.