金属阳离子及矿化度对超高分聚合物溶液黏度的影响

夏丽华

（黑龙江省大庆市第五采油厂试验大队，黑龙江大庆 163513）

金属阳离子及矿化度对超高分聚合物溶液黏度的影响

夏丽华

（黑龙江省大庆市第五采油厂试验大队，黑龙江大庆 163513）

考察了常见金属阳离子及矿化度对配制驱油用超高分子量聚合物溶液黏度影响的研究，通过在室内配制不同矿化度以及含有不同金属离子的模拟污水，并用此模拟污水配制超高分子量的聚合物溶液，测量聚合物溶液的黏度。共分析了五种常见离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+）及矿化度对聚合物溶液黏度的影响，研究发现，低矿化度下离子对聚合物黏度影响作用占主导，在高矿化度下矿化度对聚合物黏度影响占主导，并提出了配制聚合物溶液时各离子的浓度限度，为油田现场用污水替代清水配制聚合物溶液提供参考依据。

度；金属离子；矿化度；浓度限度

聚合物驱是提高原油采收率的重要措施之一。目前国内油田的聚合物驱通常是用清水配制聚合物溶液或清水配制聚合物母液污水稀释。若能采用污水配制聚合物溶液，则可节约大量清水，解决注采不平衡问题，减少污水排放，有利于环境保护。因此，采油污水配制聚合物越来越受到重视[1-2]。本文研究了采油污水中主要阳离子对聚合物溶液初始黏度的影响，提出了在采油污水配制聚合物溶液时的限度，为油田现场用采油污水代替清水配制聚合物溶液提供参考依据。

1 实验部分

1.1 实验试剂

NaCl、无水 CaCl2、MgCl2·6H2O、FeCl3·6H2O：均为分析纯，驱油用聚丙烯酰胺相对分子质量为 2 910×104。

1.2 实验仪器

布氏黏度计，恒温水浴锅，YND型数显电动搅拌机，六联磁力搅拌器，电子天平，常规玻璃仪器等。

1.3 实验方法

为了验证污水中阳离子对聚合物黏度的影响，采用室内配水，方法是以去离子水作为基础，向其中加入单一盐 NaCl，使其达到相应的矿化度，以此模拟污水为基础，通过投加不同介质调整水中各种离子浓度并测定相应条件下聚合物溶液的黏度。

驱油用超高分子量聚合物溶液的配制方法是按照标准SY/ T6576—2003 配制，然 后用布 氏黏度计在 45℃、6s-1下测定其表观黏度并记录，本文中聚合物溶液的黏度为 1 400mg/L。

2 实验结果分析

2.1 矿化度对驱油用超高分聚合物黏度的影响

向去离子水中添加不同含量的 NaCl成为不同矿化度的模拟污水，用不同矿化度的模拟污水配制驱油用超高分聚合物溶液，测定其黏度，随着矿化度的增加，聚合物的粘度先快速下降，当矿化度达到 5 000×10-6时，溶液黏度下降较为平缓。

2.2 不同矿化度下金属阳离子对驱油用超高分聚合物溶液粘度影响

2.2.1 在矿化度5 000×10-6下，Na+、K+对聚合物溶液粘度的影响

分别将不同量的 NaCl和 KCl加入到矿化度 5 000×10-6的模拟污水中，测定不同含量下聚合物溶液的黏度。随着Na+、K+含量的增加，溶液黏度一直下降，当 Na+的浓度大于3 500mg/L、K+的浓度大于 2 000mg/L 以后，黏度下降趋势有所平缓。因此应该控制 Na+含量低于 3 500mg/L、K+含量低于2 000mg/L。

2.2.2 矿化度5 000×10-6下Ca2＋、Mg2＋对聚合物溶液黏度的影响

分别将不同量的 MgCl2·6H2O、CaCl2以及它们的混合物（按浓度比1∶1）加入到矿化度5 000×10-6的模拟污水中，配制成不同 Ca2＋、Mg2＋及其混合物含量的聚合物溶液，测定其黏度，聚合物初始黏度随 Ca2+、Mg2+及其混合物含量的增加，溶液黏度下降，当 Ca2+浓度大于 40mg/L、Mg2+浓度大于 40mg/L及其混合物浓度大于40mg/L 以后，聚合物黏度下降趋势有所平缓，Ca2+、Mg2+含量越高，黏度损失越严重，所以应该控制 Ca2+、Mg2+含量均在 40mg/L 以下。

2.2.3 在矿化度1 000×10-6下Ca2＋、Mg2＋对聚合物溶液黏度的影响

分别将不同量的MgCl2·6H2O、CaCl2加入到矿化度1 000×10-6的模拟污水中，配制成不同 Ca2＋、Mg2＋含量的聚合物溶液，测定其黏度，聚合物溶液黏度随 Ca2+、Mg2+含量的增加，溶液黏度快速下降，当 Ca2+浓度大于 40mg/L、Mg2+浓度大于 60mg/L 以后，聚合物黏度下降趋势有所平缓，Ca2+、Mg2+含量越高，黏度损失越严重，所以应该控制 Ca2+浓度在40mg/L、Mg2+浓度在 60mg/L 以下。

2.2.4 矿化度1 000×10-6下Fe3+对聚合物溶液黏度的影响

将不同量的FeCl3·6H2O加入到矿化度为 1 000×10-6的模拟污水中，配制成不同 Fe3+含量的聚合物溶液，测定不同Fe3+含量下聚合物溶液的黏度，随着 Fe3+含量的增加，聚合物溶液黏度快速下降，当 Fe3+的浓度达到3mg/L 时溶液变浑浊，当 Fe3+的浓度超过 4mg/L 时，溶液中出现棕色絮状物，随着Fe3+含量增加，絮状物颜色加深，可见，Fe3+对聚合物溶液黏度影响很大。因此应严格控制 Fe3+含量，一般要低于 1mg/L。

3 结论

1）随着矿化度增加聚合物溶液黏度下降，当矿化度达到5 000×10-6时，溶液黏度下降较为平缓。

2）低矿化度下阳离子对聚合物溶液黏度影响占主导，高矿化度下矿化度对聚合物溶液黏度影响占主导。

3）在矿化度5 000×10-6下，K+浓度限度为2 000mg/L，Na+浓度限度为 3 500mg/L，Ca2+、Mg2+的浓度限度都是 40mg/L，Fe3+对聚合物黏度影响很大，应严格控制其浓度，一般不超过1mg/L。

[1] 卢祥国，闫文华，王克亮，等.聚合物驱产出水配制聚合物溶液的粘度损失及影响因素[J].油气采收率技术，1997，4（1）：28-32.

[2] 于洪江，刘祥，史俊，等.污水配制聚合物驱油体系可行性研究[J].西安石油学院学报（自然科学版），2001，15（1）：27-29.

Effect of metal cation and degree of mineralization on the viscosity of ultra-high-molecular-weight polymer solution

Xia Li-hua

This paper focuses on the effects of common metal cations and salinity on the viscosity of ultra-high molecular weight polymer solutions for flooding.Through the preparation of different salinity and simulated wastewater containing different metal ions in the room，In this paper，the effects of five common ions（K1+，Na1+，Ca2+，Mg2+，Fe3+）and the degree of mineralization on the viscosity of the polymer solution were analyzed.The results showed that the viscosity of the polymer solution was higher than that of the polymer solution.The effect of ionization on the viscosity of the polymer is dominated by the degree of mineralization，and the influence of the degree of salinity on the viscosity of the polymer is dominant under high salinity，and the concentration limit of each ion in the preparation of the polymer solution is proposed.And provide the reference for the preparation of polymer solution for the oil field.

viscosity；metal ion；salinity；concentration limit

TS27

A

1003-6490（2017）06-0205-02

2017-05-05

夏丽华（1984—），女，黑龙江大庆人，助理工程师，主要研究方向为试验研究。