聚合物驅用油井產出水水質指標體系研究

王偉，閆云貴

（中國石油大港油田采油工藝研究院，天津300280）

聚合物驅用油井產出水水質指標體系研究

王偉，閆云貴

（中國石油大港油田采油工藝研究院，天津300280）

系統分析了油井產出污水中鉀、鈉、鈣、鎂、總礦化度、溶解氧、微生物及其它活性物質對聚合物體系粘度和熱穩定性的影響，建立了常規油藏條件下配制聚合物體系用污水水質指標體系，完善了污水深度處理工藝，現場應用后各項指標達到了設計要求。

粘度；熱穩定性；微生物；粘度保留率

目前，聚合物驅技術已成為大幅度提高原油采收率的主體技術之一［1］。聚合物溶液主要采用清水配制。隨著油田采出污水的增加及清水資源的短缺，采用油田產出污水配制聚合物溶液，進行污水聚合物驅已經勢在必行。但產出污水中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+、鐵離子、微生物及溶解氧等從不同程度會對體系造成影響［2-3］。為此，本研究工作重點分析了影響聚合物體系粘度及熱穩定性的主要因素，建立了常規油藏條件下開展聚驅用污水水質指標體系，完善配套了污水深度處理工藝技術，現場實施后取得了良好的效果。

1 實驗

1.1 實驗試劑及材料

殺菌劑HD-A-03，工業品（天津）；穩定劑，工業品（天津）；亞鐵離子處理劑，工業品（天津）；聚合物為部分水解聚丙烯酰胺BHHP-112（天津）；氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣均為分析純；細菌測試瓶，鐵離子濃度測試瓶，北京；配制水為大港油田聚驅油井產出污水。

1.2 實驗儀器

Brookfield DV-III粘度計，美國；電熱鼓風干燥箱，重慶四達實驗儀器有限公司；鐵離子比色分析測試管，北京。

1.3 實驗條件

聚合物BHHP-112，1 500 mg/L，配制水：油井產出污水，實驗溫度：53℃。

2 結果與討論

2.1 污水對體系影響因素分析

2.1.1 Na+、K+、Mg2+、Ca2+的影響Na+、K+對聚合物體系粘度的影響（見圖1）。可見，隨Na+、K+濃度增加，體系粘度下降，當Na+、K+濃度超過2 000 mg/L時，對體系粘度影響較大。

Ca2+、Mg2+對聚合物體系粘度的影響（見圖2）。可見，隨Ca2+、Mg2+濃度增加，體系粘度下降，當Ca2+、Mg2+濃度超過100 mg/L時，對體系粘度影響較大。以上實驗說明Na+、K+、Mg2+、Ca2+濃度超過某一范圍后對體系粘度嚴重影響。

圖1 鉀鈉離子濃度對聚/表二元體系粘度的影響

圖2 鈣鎂離子濃度對聚/表二元體系粘度的影響

2.1.2 鐵離子的影響鐵離子對聚合物體系粘度及界面張力的影響（見圖3）。隨三價鐵離子濃度增加，體系粘度呈緩慢下降，而隨二價鐵濃度增加，體系粘度急劇下降，可見，二價鐵濃度較高時會對體系粘度造成嚴重降解。

圖3 鐵離子濃度對聚/表二元體系粘度的影響

2.1.3 微生物的影響微生物對聚合物體系熱穩定性的影響（見圖4）。隨老化時間增加，未添加殺菌劑樣品粘度急劇下降，而添加殺菌劑樣品緩慢下降，60 d后，添加殺菌劑前后的樣品粘度保留率分別為31%和77%，這表明細菌對體系熱穩定性影響較大。

圖4 微生物對聚合物體系熱穩定性的影響

圖5 溶解氧對聚/表二元體系粘度的影響

圖6 懸浮物對二元體系粘度的影響

2.1.4 溶解氧及懸浮物的影響溶解氧和懸浮物對聚合物體系熱穩定性及粘度的影響（見圖5，圖6）。可見，隨老化時間延長，除氧前后樣品經50 d后粘度保留率分別為11%和71%；隨懸浮物濃度增加，體系粘度呈緩慢下降，這表明溶解氧對體系熱穩定性影響較大，懸浮物濃度小于15 mg/L時對體系粘度不會造成較大影響。

2.2 聚合物驅用污水水質體系指標的建立

根據上述對污水中各種離子及活性物對體系影響的分析，推薦常規油藏條件下聚合物驅用污水水質指標體系（見表1）。

表1 常規油藏條件下聚合物驅用污水水質指標體系

2.3 污水深度處理采取的技術對策

按照上述水質指標對比現場污水后發現，Fe2+、細菌和溶解氧含量未達標，應采取添加亞鐵劑、殺菌劑和穩定劑對污水進行深度處理，完善配套污水處理工藝。

2.3.1 除鐵實驗現場取3個污水樣，分別測二價鐵和總鐵含量，然后分別迅速向其中兩個污水樣品中加入5 mg/L、10 mg/L的亞鐵離子處理劑，攪拌5 min后測定污水中的Fe2+濃度和總鐵濃度（見表2）。可見，污水中二價鐵含量隨亞鐵劑濃度增加而減少，體系粘度對二價鐵含量減小而增大，當亞鐵劑濃度達到5 mg/L時，Fe2+含量降低為0.1 mg/L，這表明亞鐵劑可有效將二價鐵催化氧化，消除了二價鐵對聚合物粘度降解，提升了溶液粘度。

2.3.2 殺菌及熱穩定性實驗從表3、4中可以看出，50 mg/L的殺菌劑可將污水中細菌降至25個/毫升以下。通過在污水中加入亞鐵劑和殺菌劑可達到降低二價鐵含量和殺菌的功效，在此基礎上再向聚合物溶液中添加150 mg/L穩定劑，老化60 d，粘度保留率84.6%，溶液的穩定性顯著增強。

表2 亞鐵劑濃度對污水中二價鐵的影響

表3 不同濃度殺菌劑殺菌效果情況表

表4添加不同類型處理劑的聚合物溶液長期穩定性（53℃除氧）

表5 港西三區污水處理系統各監測點菌濃變化表

2.4 現場應用效果

利用上述技術，注聚現場開展了向污水中添加亞鐵劑、殺菌劑和穩定劑的試驗，對污水進行深度處理，處理后Fe2+≤0.2 mg/L、菌濃＜25個/毫升、熱穩定性提高到85%以上，取得了良好的應用效果（見表5，圖7，圖8）。

圖7 西二聯精細水罐鐵離子含量變化趨勢圖

圖8 西3-10井添加藥劑前后熱穩定性對比圖

3 結論

（1）分析研究了現場污水中降解聚合物及影響溶液熱穩定性的主要因素，大小順序為Fe2+＞溶解氧＞細菌＞Mg2+＞Ca2+＞Fe3+＞Na+＞K+。

（2）建立了配制聚合物驅用污水水質指標體系。

（3）明確了污水深度處理采取的技術對策，解決了現場配制聚合物用污水水質不達標的技術難題，配套完善了污水處理工藝，處理后各項指標均達到設計要求。

［1］劉玉章，等.聚合物驅提高采收率技術［M］.北京：石油工業出版社，2006.

［2］閆云貴，形立國，徐偉生，等.聚合物污水處理技術［J］.油氣田地面工程，2006，25（10）：54.

［3］蔣官澄，包木太，馬先平，等.細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究［J］.石油鉆采工藝，2009，32（4）：83－86.

Study on water quality index system from output of oil well by the polymer flooding

WANG Wei，YAN Yungui
（Oil Production Technology Institute，Dagang Oilfield Corp.，CNPC，Tianjin 300280，China）

The effect of viscosity and thermal stability of polymer system by the potassium，the sodium，the calcium，the magnesium，total mineralization，dissolved Oxygen，microorganism and other active material in the sewage derived from oil production，have been analyzed systematically.It has established the sewage water quality index system to compound the polymer flooding system under the condition of conventional reservoir，and has improved the sewage water deep treatment processing technology.Finally we cheerfully see that each index has reached the design requirements after field application.

viscosity；thermal stability；microorganism；viscosity retention rate

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.030

TE992.2

A

1673-5285（2015）08-0116-04

2015－05-05

王偉，男（1979-），碩士，工程師，現主要從事油田三次采油化學劑研究及評價工作。