大庆油田弱碱三元采出水对模拟三元体系吸附性影响*

张新宇（东北石油大学，黑龙江大庆163318）

油田化学

大庆油田弱碱三元采出水对模拟三元体系吸附性影响*

张新宇
（东北石油大学，黑龙江大庆163318）

针对三元复合体系吸附性变化规律研究，本文以大庆采油五厂弱碱三元采出水为研究对象，从矿化度和见剂浓度两方面依次进行分析讨论。实验结果表明，对于钙、镁离子含量高的水样，油砂对聚合物、表活剂吸附量较高；若降低矿化度或碱用量，则体系抗吸附能力增强。随着采出水见剂浓度增加，聚合物吸附量减小，当矿化度和见剂浓度均较高时，其配制的三元体系中聚合物、碱、表活剂的吸附量都较大，且污水中见剂情况越严重，其配制的三元体系抗吸附能力越弱。

三元体系；矿化度；见剂浓度；吸附性

三元复合驱作为继二元复合驱之后发展起来的三次采油技术，综合发挥了碱、表面活性剂、聚合物之间的协同作用[1]。大庆油田第五采油厂所使用的的化学剂一般选用Na2CO3，烷基苯磺酸钠盐以及HPAM构成弱碱三元复合体系，在采收速度防垢等方面，弱碱体系表现出一定优势[2]。然而，复合体系内各组分与油砂的吸附作用导致的驱油剂损耗直接影响了驱油效率的提高[3]，相关学者对体系各组分的吸附机理与吸附规律进行研究，结果表明，表面活性剂的吸附损耗最大，聚合物最小[4]。本文为研究大庆采油五厂弱碱三元采出液吸附性，从矿化度和见剂浓度两方面分析讨论，选取现场采出液配制不同矿化度和见剂浓度的三元体系进行吸附实验，从中找出变化规律，为油田现场提高采收率提供理论依据。

1 实验部分

1.1 药剂与仪器

聚丙烯酰胺（大庆助剂厂）；烷基苯磺酸盐（Na2CO3泉瑞药剂厂）；油砂（60～100目天然岩芯砂）；配制溶液用大庆采油五厂采出水样。

电子天平（精确至0.1mg上海恒平仪器厂)；80-2B离心机（江苏新康医疗器械）；ZD-85数显气浴恒温振荡器（常州冠军仪器制造有限公司）；722光栅分光光度计（上海第三分析仪器厂）；滴定管（1mL，5mL，10mL）。

1.2 实验方法

对现场采出污水样进行水质检测，根据水质监测数据中的见剂浓度及矿化度配制一系列三元复合体系溶液，分别测量体系中各驱油剂的浓度，记为初始浓度C0；称取干燥油砂5g与45mL体系溶液混合，45℃下恒温、振荡24h，将振荡后的溶液倒入离心管中，在转速4000r·min-1下离心30min后静置分层，取出上层清液，再依次测量各驱油剂浓度，记为平衡浓度Ce；最后按照如下公式计算吸附量[5]。

式中Γ：单位质量吸附量，mg·g-1；C0、Ce：聚合物初始浓度与平衡浓度，mg·L-1；V：吸附体系中溶液总体积，mL；m：吸附剂质量，g。

其中表活剂浓度测量方法按照GB/T 5173-1995《表面活性剂和洗涤剂阴离子活性物的测定——直接两相滴定法》测定，即为在水和三氯甲烷的两相介质以及酸性混合指示剂的存在下，用阳离子表活剂滴定，测定阴离子表面活性剂活性物含量[6]。聚合物浓度测量方法采用淀粉-碘化镉法，即通过向比色管中加入缓冲溶液、饱和溴水、甲酸钠溶液及淀粉碘化镉发生显色反应后，利用分光光度计进行比色，得到的吸光度数据对应标准曲线计算浓度[7]。碱的浓度测量方法采用酸碱滴定法，将盐酸作为酸标准滴定液[8]。

2 结果与讨论

2.1 污水矿化度对三元体系吸附的影响

选三组见剂浓度相近但矿化度差异较大的现场污水，配制聚合物、表活剂、碱浓度分别是1500、3000、12000mg·L-1（1500P+0.3%S+1.2%A）三元复合体系，各井口采出水水质检测数据见表1。体系的吸附性检测数据见表2。

表1 采出污水水质检测数据（mg·L-1）Tab.1 Data ofwater quality of produced water

表2 不同矿化度采出污水配制三元体系的吸附实验数据Tab.2 Adsorption experimental data of the three-component system for the production ofwastewaterwith different salinity

由表1、2可知，从第①组到第④组，矿化度逐渐降低，对Na2CO3的吸附量逐渐减少。第①组到第④组，新加入的Na2CO3的量都是1.2%，但从原水中“C+”的含量看，从第①组的5652mg·L-1逐次降低到第④组的2598mg·L-1，相当于总碱浓度是逐渐降低的，因此，碱的吸附量逐渐减少；第①组与第③组相比，二者来自同一口井，只是矿化度不同，可见，对于同一口井的采出水，降低矿化度，能够减少对聚合物和表活剂的吸附量；第①组与第⑤组对比，当矿化度一致时，增加碱的用量（相差4000mg·L-1），则油砂对聚合物、Na2CO3、表活剂的吸附量都升高。因为Na2CO3作为一种盐，浓度增加时，压缩聚合物线团和油砂颗粒表面扩散双电层，减小二者间电性排斥，也减小油砂颗粒表面对表活剂分子的静电斥力，使吸附量升高[9]；第②组与第④组对聚合物和表活剂的吸附量都较大，这一点单独从矿化度一个因素分析，看不出规律性。从这两种水的离子组成数据看，其中Ca2+、Mg2+高价离子的含量高于其它水样，这可能是造成聚合物、表活剂吸附量高的原因之一。Ca2+、Mg2+可导致聚合物分子蜷缩，体积变小，在油砂表面占位面积小，使单位油砂表面可容纳更多聚合物分子；Ca2+、Mg2+也可与阴离子的表活剂反应，生成不溶性的有机酸盐沉淀，从溶液中析出[10]。

2.2 见剂浓度对三元体系吸附的影响

选4组不同见剂浓度的现场污水，经过二次过滤后，配制1500P+0.3%S+1.2%A三元复合体系，检测其吸附性。各井口水质检测数据见表3。体系的吸附性检测数据见表4。

表3 各井口采出污水的水质检测数据（mg·L-1）Tab.3 Test data ofwater quality of each well

表4 不同见剂浓度采出污水配制三元体系的吸附实验数据Tab.4 Adsorption experiment data of different concentration of produced wastewater in three component system

由表3、4可知，第1、2组水样的矿化度接近，第2组水样见剂浓度高于第1组水样，第2组水样配制三元体系中聚合物吸附量小于第1组水样，主要是其中的残余聚合物水解度高，与带负电的油砂颗粒表面静电斥力大造成的；第3、4组水样的矿化度和见剂浓度高于第1、2组水样，导致其配制的三元体系中聚合物、碱、表活剂的吸附量都较大。机理在于：高离子浓度下，油砂表面的扩散双电层被压缩，电位降低，对水解聚合物、碱羟基和表活剂阴离子的静电斥力减小所致；第4组水样中石油磺酸盐的吸附量较低，这可能与该水样中Ca2+、Mg2+含量低有关，磺酸基阴离子可与Ca2+、Mg2+结合成水溶性很差的盐而沉积，该种盐易于被吸附，Ca2+、Mg2+含量小的体系，其吸附量也小。

3 结论

（1）三元采出污水的矿化度越低，配制的三元体系中Na2CO3在油砂表面的吸附量越小，而聚合物与石油磺酸盐的吸附量变化不受矿化度影响。另外，降低高矿化度污水配制三元体系的碱用量或用清水稀释后配制三元体系，体系的抗吸附能力均增强。

（2）污水见碱浓度和矿化度高，则配制的三元体系中聚合物、碱的吸附量都较大；其它条件相同时，污水见聚浓度高，则配制的三元体系中聚合物在油砂上的吸附量较少。

［1］李欣欣.化学剂对三元复合驱体系性能影响的研究［J］.内蒙古石油化工,2015,17:4-7.

［2］汪淑娟.三元复合体系驱油效果影响因素研究［D］.大庆石油学院,2004.

［3］李道山,侯吉瑞,徐瑞娟.三元复合驱油液各组分在大庆油砂上的吸附研究［J］.油田化学,2001,（4）:358-361；382.

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Effect of weak alkaline three yuan produced water in Daqing Oilfield on the adsorption of simulated three com ponent system*

ZHANG Xin-yu1
（Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

According to the law of the adsorption of the three component composite system,this paper takes the production ofweak alkaline water from the five plant of Daqing oil production plant as the research object,and analyzes the discussion from the following aspects:the degree ofmineralization and the concentration of the agent in two aspects.The experimental results show that the adsorption capacity of oil sand to polymer and surfactant is higher in water samples with high content of calcium and magnesium ions.With the increasing concentration of produced water see agent,polymer adsorption capacity decreased,when the salinity and concentration were higher, the preparation of the three element system of polymer,alkali,surfactant adsorption capacity table are larger,and the sewage see agent the situation ismore serious,the preparation of the three element system of antiadsorption capacity isweak.

three elementsystem;salinity;concentration;adsorption

TE341

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170733

2017-03-24

十三五国家重大专项“稠油火驱提高采收率技术”（2016ZX 05055-006）；黑龙江省自然科学基金“火烧油层供氢催化裂解改质稠油内在反应机理研究”（E2015036）

张新宇（1992-），女，黑龙江省哈尔滨，东北石油大学油气储运专业在读硕士研究生（2015-），从事油气集输与矿场加工方面研究。