聚合物驱采出水的粘度问题

第15卷第4期
油田化学1998年第336-339,365页Oilfield Chemistry
12月25日聚合物驱采出水的粘度问题
Ξ艾广智　胡德强　韩丽华
ΞΞ
(大庆石油管理局勘察设计研究院)摘　要　对聚合物驱油藏采出的含HPA M 含油污水的粘度与水中HPA M 含量、油含量以及污水矿化度等多种因素的关系进行了研究,对准确测量含HPA M 含油污水粘度的条件进行了探讨。

主题词:粘度　油田采出水　聚合物驱油藏HPAM 影响因素　测定
1　问题的提出
聚合物驱油是三次采油的重要技术措施之一,
大庆油田在“九五”期间将更大规模地推广应用。

聚合物驱采出污水中聚合物(HPAM )的含量,在整
个驱替过程中将经历由低到高,再由高到低的变
化,污水的粘度也将随着HPAM 含量的变化产生
类似的变化。

污水粘度直接影响污水处理工艺的
选用和污水处理的效果,特别是采用沉降处理工艺
时其影响更明显。

因此准确测定聚合物驱含油污
水的粘度具有相当重要的意义。

目前,现场和实验
室采用最多的仪器是旋转粘度计,但在测定中出现
许多使人费解的反常现象,如同一污水水样用不同
粘度计测得的粘度不同;同一台粘度计测得高HPAM 含量污水水样的粘度反而低于低HPAM 含量污水水样的粘度,等等。

图1为聚合物驱矿场试验区聚北一试验站污水处理流程出口污水中HPAM 含量与污水粘度的关系图,数据采集时间从1994年8月至1996年5月。

为了弄清粘度测量结果出现这类反常的原因,我们对污水中HPAM 含量、盐含量、油含量以及测定时所采用的剪切速率等因素对污水粘度的影响进行了实验研究。

2　测定的可靠性
211　粘度计的精确度与校正
采出水粘度的测量采用德国Haake 公司RS100、RV20两台旋转粘度计,测量时水样温度ΞΞΞ参加本研究工作的还有曹振坤、丛丽、杜志宏、张含珍。

收稿日期:1998202213;修改日期:1998207208。

第一作者、通讯联系人:男,1970年2月生,1991年毕业于厦门大学化学系物理化学专业,获学士学位,现在设计院水
化室工作,工程师,通讯地址:163712黑龙江省大庆市大庆油田设计院水化室。

45℃,剪切速率7.53s -1。

为了考察粘度计的精确度,我们用两台粘度计同时测量二次蒸馏水的粘度,结果见表1。

可以看出,在本实验条件下,RV20粘度计的三次测量平均值与文献值之间的误差小,45℃为+0.006mPa ・s ,20℃为-0.014mPa ・s ,但单次测量偏差较大,与平均值比较最大偏差达-0.028mPa ・s ,即精密度较低。

RS100粘度计精密度极高,最大偏差仅-0.001mPa ・s ,但平均值的误差在45℃达+0.122mPa ・s ,20℃为-0.157mPa ・s ,准确度较低。

表1　用RV20和RS100两种粘度计测得的蒸馏水粘度测定值RV20粘度计RS100粘度计
45℃20℃45℃20℃粘度
(mPa ・s )
偏差(mPa ・s )粘度(mPa ・s )偏差(mPa ・s )粘度(mPa ・s )偏差(mPa ・s )粘度(mPa ・s )偏差(mPa ・s )10.610
+0.0060.971-0.0170.7200.0000.8460.00120.623
+0.019 1.014+0.0260.7200.0000.8450.00030.576
-0.028
0.978-0.0100.7190.0010.8450.000平均0.6040.9880.7200.845与文献值误差
+0.006+0.014+0.122+0.157又用五个浓度(4%—20%)的甘油溶液检测了两台粘度计的性能,发现当粘度较低时,RV20测得值低于RS100测得值,当粘度较高时则相反。

不同粘度计之间的系统偏差随真实粘度的变化而变化。

由于含HPAM 污水的粘度较低,该偏差已经与污水的粘度基本上同数量级。

若要对不同粘度计测量的粘度值进行比较,这种系统偏差不可忽视。

因此,以2号、20号二个标准油和二次蒸馏水为标准,对RS100粘度计进行了校正。

以下用RS100粘度计测得的粘度数据皆已校正。

RV20粘度计多次测量的平均值误差较小,未对其作校正。

2.2　聚合物浓度测定的可靠性
在本工作中HPAM 含量用次氯酸钠沉淀浊度
法测量[1]。

在酸性条件下聚丙烯酰胺水溶液与次
氯酸钠试剂反应,生成不溶性的氯酸胺,使溶液变
混浊,一定条件下溶液的浊度值与聚丙烯酰胺浓度
成比例。

当严格按该方法的规定操作时,检测误差
可控制在6%以内。

我们用二次蒸馏水配制成一系列含量准确的
HPAM 溶液,用次氯酸钠沉淀浊度法在药剂比(即
聚丙烯酰胺溶液、醋酸溶液,次氯酸钠溶液的体积
比)为l ∶1∶l 的条件下测量HPAM 含量,结果见图
2。

可以看出,当HPAM 含量在100—200mg/L
时,该方法的精密度和准确度都很好,HPAM 含量>200mg/L 时虽然也有较好的精密度,但测量结果低于真值,这时应采用稀释法测量。

通过上述实验可以看出,图1中出现的反常现象,与粘度计或HPAM 含量测量方法的精确度无关。

733　第15卷第4期艾广智等:聚合物驱采出水的粘度问题
3　影响聚合物驱采出水粘度的因素
311　聚合物浓度
采用HPAM 含量为660mg/L 的现场聚合物驱采出水,经萃取原油至无色后与不含HPAM 的水驱采出水混配成HPAM 含量不同的系列混合水样,其粘度测量结果见图3。

由图可见,随着HPAM 含量的增加污水粘度增加。

由于两水取样点在同一区块且邻近,两采出水的矿化度基本相同,因此矿化度的影响可以排除。

在本实验条件下,当混合水样中HPAM 含量由0增加到660mg/L 时,污水粘度仅增加约0.34mPa ・s。

还研究了用水驱采出水配制的HPAM 溶液粘度与HPAM 含量的关系。

配制溶液用的HPAM 与现场注入的HPAM 相同,均为美国产3330S ,分子量1000万,水解度31.7%。

结果见图4。

可以看出,HPAM 在污水中增粘效果十分明显,含量从0增加到660mg/L 时溶液粘度增加约3.4mPa ・s ,为聚合物驱采出水的10倍。

采出水中聚合物的增粘效果非常小,表明聚合物已发生了严重降解。

用RV20粘度计测量两口井采出的含HPAM 660mg/L 、1070mg/L 的污水、水驱含油污水、二次蒸馏水、用水驱含油污水配制的HPAM 含量800mg/L 溶液、用二次蒸馏水配制的HPAM 含量10mg/L 溶液等6种水样在不同剪切速率下的剪切应力,作流动曲线,见图5、图6。

可以看出,
二次蒸馏水和水驱污水的流动曲线为直线,呈典型的牛顿流体特征。

用二次蒸馏水配制的10mg/L
833油　田　化　学1998年　
HPAM 溶液、用水驱采出污水配制的800mg/L HPAM 溶液的剪切应力则随着剪切速率的升高而下降,明显地呈假塑性流体特征。

油井采出的含HPAM 污水的流动曲线介于两者之间且更接近于直线。

这表明采出水中聚合物的分子量是很低的,证实聚合物发生了降解。

这一实验结果也表明,剪切速率的变化对大庆油田聚合物驱油藏采出的含HPAM 含油污水的粘度测表2　聚合物驱采出污水含油　量、粘度、HPAM 含量测定值含油量(mg/L )粘度(mPa ・s )HPAM 含量(mg/L )　1.9 1.60740522.3 1.57352461.7 1.519577102.8 1.497570
量影响很小。

312　污水含油取现场采出的一种含HPAM 污水水样,用氯仿萃取原油(萃取不会影响HPAM 含量测量的准确性[1]),采用控制
投加萃取剂量的方法,得到含油量不同但HPAM 含量真值
相同的系列污水水样,用分光光度法(SY/T5329294)测量
污水含油量,同时测粘度、HPAM 含量,结果见表2。

可以看出,污水的含油量对粘度、HPAM 含量测量均有影响。

污水含油量由1.9mg/L 增加到102.8mg/L 时,测得的粘度降低0.11mPa ・s ,测得的HPAM 含量升高165mg/L 。

可见,当其它因素不变时,仅含油量的变化就可导致粘度与HPAM 含量关系异常。

313　污水矿化度
将现场采出的含HPAM 污水用氯仿萃取脱除
原油至无色后用蒸馏水稀释一倍,得水样1。

取此
水样1L ,加入2.5g NaHCO 3和1g NaCl ,得水样
2。

两水样中HPAM 含量相同,皆为330mg/L 。

水样1矿化度为1780mg/L ,水样2矿化度为5280
mg/L 。

将两水样按不同比例混配,得HPAM 含量
相同而矿化度不同的一系列水样,用RS100粘度
计测量粘度,结果见图7。

可以看出,HPAM 含量
330mg/L 的污水,矿化度从1780mg/L 增加到
5280mg/L 时,粘度下降0.09mPa ・s ,即随着矿化
度的增加含HPAM 含油污水的粘度降低。

4　结论
(1)在仔细操作和粘度计经过校正的情况下,本工作中采用的HPAM 含量测量和污水粘度测量都是可靠的。

(2)HPAM 含量、含油量、矿化度对含HPAM 污水粘度的影响基本上在同一数量级,而且含油量还明显影响HPAM 含量测量。

当其它因素不相同时,出现HPAM 含量高的水样粘度反而低于HPAM 含量低的水样粘度的现象是不足为奇的。

参
考文献
1　李学军等1油田地面工程,1992,11(3):41-44
(下转第365页。

to be continued on p.365)9
33　第15卷第4期艾广智等:聚合物驱采出水的粘度问题
出水表面张力普遍降低,这是由于注入的微生物在代谢过程中产生了生物表面活性剂、醇、酸等可提高水的表面活性的物质。

地层水的表面张力降低可改变地层油水流动特性,提高驱油效果,提高原油采收率。

参
考文献
1　Brown F G.SPE 23955,March 1992A STU DY ON THE EFFECTS OF MICR OBES ON CRU DE
OI L IN MICR OBIAL ENHANCE D OI L PR OD UCTION
Wu Ping 2Cang ,J u Quan 2Y i ,Li Cheng 2Long ,Chen Xiao 2Ke ,Wang Xiao 2Lin (Research Instit ute of Ex ploration
and Development ,Changqi ng Pet roleum Ex ploration B ureau ,Xi πan ,S haanxi 710021)
Abstract
In 199621997,microbial enhanced oil production was tested successfully at Malin and Ansai Oil Fields of Changqing through microbes injection and production operations in 32wells over 116cycles totally.By wax content ,hydrocarbons (C 2-C 32),pour point and viscosity determinations for crude oil and organic acids and surface tension determinations for associated water before and after the microbial treatments performed and by analysis of the gas created in culturing of the crude/water/microbes mixture ,the effects of the microbes (from NPC )are investigated as follows :creation of gas hydrocarbons C 2-C 6and of a little CO 2N 2and H 2;lightening of crude ;formation of organic acids and other surface 2active substances.
K ey Words :　Microbes ,Microbial Enhanced Oil Production ,Microbes/Crude Oil Interactions ,Field Tests ,Changqing Oil Fields
(上接第335页。

continued from p.335)
THE INHIBITING PR OPERT Y OF PH OSPH ORIC ACID ESTERS OF
RICE BRAN EXTRACT FOR BARIUM SU LFATE SCAL ING
Zeng Yu 2Bin ,Fu Shao 2Bin (Research Instit ute of Fi ne Chemical Engi neeri ng U nder Jianghan Pet roleum Instit ute ,
Ji ngz hou ,Hubei 434102)
Abstract
The inhibiting property for BaSO 4scaling of phosphoric acid esters of rice bran extract (P 2RBE )alone and compounded with other scale inhibitors is studied.In standard BaSO 4scaling experiments at 70℃,the inbibiting rate of P 2RBE in 100ppm is as high as 46.23%and that of some P 2RBE compositions is much higher :96.67%for a P 2RBE +FACP and 92.55%for a P 2RBE +A TMP composition in 100ppm.
K ey Words :　Rice B ran Ext ract ,Phosphoric Acid Esters ,Scale Inhibitor ,B arium S ulf ate Scaling ,Corrosion/Scale Inhibitor
(上接第339页。

continued from p.339)
AB OUT THE VISCOSITIES DETERMINE D FOR PR OD UCE D
WATER OF POLYMER 2F LOODE D RESERV OIRS
Ai Guang 2Zhi ,Hu De 2Qiang ,Han Li 2Hua (Const ruction ,Design and Research Instit ute ,Daqi ng Pet roleum
A dmi nist rative
B ureau ,Daqi ng ,Helongjiang 163712)
Abstract
The aim of this work is to seek the reasons of experimental phenomena that the viscosity of produced water samples from polymer 2flooded reservoirs do not vary monotropically with HPAM content in ing Haake πs viscosimeters RV20and RS100(corrected )it is shown that :①the HPAM molecules produced with water from reservoirs are degraded notably and the viscosity of such produced water is rather low ;②the effects of HPAM and oil contents and salinity on water viscosity are in the same order of magnitude meanwhile the oil content exerts significant influence upon the determination of HPAM content in the produced water.
K ey Words :　V iscosity ,Oilf ield Produced W ater ,Polymer 2Flooded Reservoirs ,Polymer HPA M ,Determinations ,Inf luencing Factors
563　第15卷第4期武平仓等:微生物采油中微生物对原油作用的研究。