聚合物驱用油井产出水水质指标体系研究

王伟，闫云贵

（中国石油大港油田采油工艺研究院，天津300280）

聚合物驱用油井产出水水质指标体系研究

王伟，闫云贵

（中国石油大港油田采油工艺研究院，天津300280）

系统分析了油井产出污水中钾、钠、钙、镁、总矿化度、溶解氧、微生物及其它活性物质对聚合物体系粘度和热稳定性的影响，建立了常规油藏条件下配制聚合物体系用污水水质指标体系，完善了污水深度处理工艺，现场应用后各项指标达到了设计要求。

粘度；热稳定性；微生物；粘度保留率

目前，聚合物驱技术已成为大幅度提高原油采收率的主体技术之一［1］。聚合物溶液主要采用清水配制。随着油田采出污水的增加及清水资源的短缺，采用油田产出污水配制聚合物溶液，进行污水聚合物驱已经势在必行。但产出污水中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+、铁离子、微生物及溶解氧等从不同程度会对体系造成影响［2-3］。为此，本研究工作重点分析了影响聚合物体系粘度及热稳定性的主要因素，建立了常规油藏条件下开展聚驱用污水水质指标体系，完善配套了污水深度处理工艺技术，现场实施后取得了良好的效果。

1 实验

1.1 实验试剂及材料

杀菌剂HD-A-03，工业品（天津）；稳定剂，工业品（天津）；亚铁离子处理剂，工业品（天津）；聚合物为部分水解聚丙烯酰胺BHHP-112（天津）；氯化钠、氯化镁、氯化钙均为分析纯；细菌测试瓶，铁离子浓度测试瓶，北京；配制水为大港油田聚驱油井产出污水。

1.2 实验仪器

Brookfield DV-III粘度计，美国；电热鼓风干燥箱，重庆四达实验仪器有限公司；铁离子比色分析测试管，北京。

1.3 实验条件

聚合物BHHP-112，1 500 mg/L，配制水：油井产出污水，实验温度：53℃。

2 结果与讨论

2.1 污水对体系影响因素分析

2.1.1 Na+、K+、Mg2+、Ca2+的影响Na+、K+对聚合物体系粘度的影响（见图1）。可见，随Na+、K+浓度增加，体系粘度下降，当Na+、K+浓度超过2 000 mg/L时，对体系粘度影响较大。

Ca2+、Mg2+对聚合物体系粘度的影响（见图2）。可见，随Ca2+、Mg2+浓度增加，体系粘度下降，当Ca2+、Mg2+浓度超过100 mg/L时，对体系粘度影响较大。以上实验说明Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度超过某一范围后对体系粘度严重影响。

图1 钾钠离子浓度对聚/表二元体系粘度的影响

图2 钙镁离子浓度对聚/表二元体系粘度的影响

2.1.2 铁离子的影响铁离子对聚合物体系粘度及界面张力的影响（见图3）。随三价铁离子浓度增加，体系粘度呈缓慢下降，而随二价铁浓度增加，体系粘度急剧下降，可见，二价铁浓度较高时会对体系粘度造成严重降解。

图3 铁离子浓度对聚/表二元体系粘度的影响

2.1.3 微生物的影响微生物对聚合物体系热稳定性的影响（见图4）。随老化时间增加，未添加杀菌剂样品粘度急剧下降，而添加杀菌剂样品缓慢下降，60 d后，添加杀菌剂前后的样品粘度保留率分别为31%和77%，这表明细菌对体系热稳定性影响较大。

图4 微生物对聚合物体系热稳定性的影响

图5 溶解氧对聚/表二元体系粘度的影响

图6 悬浮物对二元体系粘度的影响

2.1.4 溶解氧及悬浮物的影响溶解氧和悬浮物对聚合物体系热稳定性及粘度的影响（见图5，图6）。可见，随老化时间延长，除氧前后样品经50 d后粘度保留率分别为11%和71%；随悬浮物浓度增加，体系粘度呈缓慢下降，这表明溶解氧对体系热稳定性影响较大，悬浮物浓度小于15 mg/L时对体系粘度不会造成较大影响。

2.2 聚合物驱用污水水质体系指标的建立

根据上述对污水中各种离子及活性物对体系影响的分析，推荐常规油藏条件下聚合物驱用污水水质指标体系（见表1）。

表1 常规油藏条件下聚合物驱用污水水质指标体系

2.3 污水深度处理采取的技术对策

按照上述水质指标对比现场污水后发现，Fe2+、细菌和溶解氧含量未达标，应采取添加亚铁剂、杀菌剂和稳定剂对污水进行深度处理，完善配套污水处理工艺。

2.3.1 除铁实验现场取3个污水样，分别测二价铁和总铁含量，然后分别迅速向其中两个污水样品中加入5 mg/L、10 mg/L的亚铁离子处理剂，搅拌5 min后测定污水中的Fe2+浓度和总铁浓度（见表2）。可见，污水中二价铁含量随亚铁剂浓度增加而减少，体系粘度对二价铁含量减小而增大，当亚铁剂浓度达到5 mg/L时，Fe2+含量降低为0.1 mg/L，这表明亚铁剂可有效将二价铁催化氧化，消除了二价铁对聚合物粘度降解，提升了溶液粘度。

2.3.2 杀菌及热稳定性实验从表3、4中可以看出，50 mg/L的杀菌剂可将污水中细菌降至25个/毫升以下。通过在污水中加入亚铁剂和杀菌剂可达到降低二价铁含量和杀菌的功效，在此基础上再向聚合物溶液中添加150 mg/L稳定剂，老化60 d，粘度保留率84.6%，溶液的稳定性显著增强。

表2 亚铁剂浓度对污水中二价铁的影响

表3 不同浓度杀菌剂杀菌效果情况表

表4添加不同类型处理剂的聚合物溶液长期稳定性（53℃除氧）

表5 港西三区污水处理系统各监测点菌浓变化表

2.4 现场应用效果

利用上述技术，注聚现场开展了向污水中添加亚铁剂、杀菌剂和稳定剂的试验，对污水进行深度处理，处理后Fe2+≤0.2 mg/L、菌浓＜25个/毫升、热稳定性提高到85%以上，取得了良好的应用效果（见表5，图7，图8）。

图7 西二联精细水罐铁离子含量变化趋势图

图8 西3-10井添加药剂前后热稳定性对比图

3 结论

（1）分析研究了现场污水中降解聚合物及影响溶液热稳定性的主要因素，大小顺序为Fe2+＞溶解氧＞细菌＞Mg2+＞Ca2+＞Fe3+＞Na+＞K+。

（2）建立了配制聚合物驱用污水水质指标体系。

（3）明确了污水深度处理采取的技术对策，解决了现场配制聚合物用污水水质不达标的技术难题，配套完善了污水处理工艺，处理后各项指标均达到设计要求。

［1］刘玉章，等.聚合物驱提高采收率技术［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［2］闫云贵，形立国，徐伟生，等.聚合物污水处理技术［J］.油气田地面工程，2006，25（10）：54.

［3］蒋官澄，包木太，马先平，等.细菌对注聚驱采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究［J］.石油钻采工艺，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

王伟，男（1979-），硕士，工程师，现主要从事油田三次采油化学剂研究及评价工作。