高浓度聚驱采出液粘温规律研究

2021-07-16董秋璇

科学技术创新 2021年20期

董秋璇

（东北石油大学物理与电子工程学院，黑龙江大庆 163318）

聚合物驱采出液与常规采油污水相比，具有下列特征：成分上除了含有石油烃类、悬浮颗粒、无机盐和微生物等物质之外，还含有高浓度的聚合物，聚合物是一种高分子量的难降解絮凝剂[1-2]；采出液粘度大，聚合物浓度越高粘度越大；采出液中微小油滴之间难以融合、上浮，油水分离困难[3]；采出液油水乳化严重，大量的聚合物与吸附在油水界面上的乳化剂协同作用，形成高强度的界面膜，难以破坏[4-7]。本项目通过对聚驱采出液仪器分析及化学分析的方法，针对采出液本身及聚合物的物理化学性质，通过室内实验，研究了高浓度聚驱采出液的粘温规律，为改进油田污水治理工艺提供有效数据并探讨理论依据。

1 实验部分

1.1 实验材料及仪器

实验药品：高浓度聚合物驱采出液样品（采自某采油厂）；溴水；淀粉-碘化镉。

实验仪器：布氏旋转粘度计；722 型可见分光光度计；分析天平；电子天平；电热恒温磁力搅拌水浴锅。

1.2 实验方法

淀粉-碘化镉比色法测定采出液的聚丙烯酰胺含量；布氏旋转粘度计测定粘度；重量法测定采出液含油率。

2 结果与讨论

2.1 聚驱采出液初始聚合物浓度和粘度的测定

图1 聚驱采出液聚合物含量柱状图

采出液聚合物浓度和粘度柱状图如图1、2 所示。在二十个采出井中，聚合物浓度在72-1222mg/L 之间波动。聚丙烯酰胺注入到底层中，经过长时间的流动、复杂地层结构的剪切以及温度的影响，聚合物断链、聚沉程度会发生一定的差异，导致不同采出井的聚合物浓度结果不同。二十个井口的粘度在1.1-7.5 mPa·s 之间，全部低于8mPa·s。在室温25℃下，纯水的粘度大约为0.89 mPa·s，因此聚丙烯酰胺是造成采出液粘度增加的主要原因。但是，结合现场实际情况，以及光照、地层运动等外在条件的变化，聚合物浓度相近的采出液，其粘度大小也会表现出较大差异，不过整体来看，聚合物浓度增加时，其粘度值也波动增加。

图2 聚驱采出液粘度柱状图

2.2 不同温度下的粘温曲线

2.2.1 聚驱粘温曲线

将采出液分别放置在30、40、50 和60℃的恒温水浴中，待一小时后测定粘度值，聚驱粘温曲线图如图3 所示。由图可知，温度升高时，采出液粘度下降。因为高温能引起聚丙烯酰胺的长链断开，随即粘度值下降。

2.2.2 水驱和聚驱的粘温规律研究

分别对水驱和聚驱随机进行取样5 个，在不同温度下测定粘度值，水驱采出液和聚驱采出液粘温规律如图4 和图5 所示。当温度从30℃升高到60℃时，水驱的粘度平均值由1.36mPa·s 下降到0.64mPa·s；聚驱的粘度平均值由3.72mPa·s下降到2mPa·s。从整体来看，温度的升高，水驱和聚驱降低程度相差不大。

图3 聚驱粘温曲线图

图5 聚驱粘温曲线

2.3 聚驱不同温度下的降粘率

聚驱采出液在不同温度下20 个采出井降粘率的平均值，如图6 所示。温度增加，采出液的粘度下降，在30℃、40℃、50℃、60℃时，20 个采出井的平均降粘率分别为9.4%、23.4%、36.13%、44.8%。由此可见，温度的升高能使采出液粘度明显降低。

2.4 聚驱油水分离特性测试

聚驱采出液静置八小时油水分离后，水层含油量如图7 所示。聚合物浓度最低的为140 mg/L 的，其水层含油量为512mg/L；聚合物浓度最高的为1032 mg/L 的，其水层含油量为873mg/L。水层含油量随着聚合物浓度逐量递增。聚丙烯酰胺含量的增加直接决定粘度的升高，再加上采出液中的细小悬浮颗粒，增加了采出液乳化稳定性。故而，高浓度聚驱采出液破乳困难的本质缘由是聚丙烯酰胺和悬浮物协同作用的结果。