張慶國，高華美，崔江漫, 王 碩, 何淑娟，張繼偉

（1. 東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大港油田測(cè)試公司第一分公司， 天津 300000；3. 中國石油集團(tuán)東方地球物理公司，河北 涿州 056000； 4. 吉林油田公司新木采油廠地質(zhì)所，吉林 松原 138000）

隨著聚合物驅(qū)在油田的廣泛應(yīng)用,研究聚合物溶液自身的電性特征及其對(duì)巖石的電性特征的影響是解決聚合物驅(qū)后測(cè)井解釋的重要環(huán)節(jié)。而本文重點(diǎn)對(duì)聚合物溶液自身的導(dǎo)電特性進(jìn)行研究，據(jù)此進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究, 并得到了一定的認(rèn)識(shí)[1-3]。

1 聚合物溶液的配置

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

利用電阻器及電阻率儀,測(cè)量聚合物溶液的電阻率, 研究聚合物溶液的電性特征。實(shí)驗(yàn)用聚合物為日本三菱的MO-4000- HSF,主要成份為聚丙烯酰胺, 屬陰離子型聚合物，為弱電解質(zhì)[4-6]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

驅(qū)油用的聚合物溶液通常利用地表淡水和采出污水配置，實(shí)驗(yàn)室通常采用NaCl溶液配制[7]。本實(shí)驗(yàn)配置聚合物溶液選取目前大慶油田常用的聚合物相對(duì)分子量分別為500，950，1 400，2 500，3 500萬，聚合物溶液的濃度采用1 000，2 000 mg/L 2種。實(shí)驗(yàn)配置鹽水采用NaCl溶液，礦化度分別為500，1 000，3 000，5 000，7 000 mg/L 5 種。

1.3 溶液配制及電阻率測(cè)量

準(zhǔn)確稱取1 g和2 g 聚丙烯酰胺樣品干粉，精確至0.000 1 g,稱取0.5 g氯化鈉放入盛有1 000 mL的燒杯中, 使用 S7401型電動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為700 r/min,使大部分溶液形成旋渦。將干粉均勻撒在旋渦內(nèi)壁，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至1 400 r/min，攪拌2 h配成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L和2 000 mg/L的溶液，然后配置成不同礦化度的溶液待用[8]。

取配制好的聚合物溶液200 mL倒入燒杯中，將燒懷放入恒溫箱中進(jìn)行加熱。將電阻率儀的測(cè)量電極垂直的放入燒杯中，分別在溫度為 20，25 ℃下測(cè)量不同分子量聚合物（500，950，1 400，2 500，3 500萬）、不同聚合物溶液濃度（1 000，2 000 mg/L）、不同配置水溶液礦化度（500，1 000，3 000，5 000，7 000 mg/L）的聚合物水溶液電阻率以及不同礦化度NaCl水溶液的電阻率，讀取并記錄聚合物溶液的電阻率值。

2 聚合物溶液導(dǎo)電規(guī)律研究

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

為了更好地研究聚合物溶液的導(dǎo)電特性，將聚合物溶液電阻率與水溶液電阻率對(duì)比，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的110個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，繪制成不同溫度下聚合物溶液電阻率隨礦化度變化曲線圖（見圖1、圖2），由圖分析可以得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

圖1 20 ℃不同分子量、不同濃度下溶液礦化度與溶液電阻率關(guān)系Fig.1 Relationship of solution salinity and solution resistivity under conditions of different molecular weight,different concentration at 20 ℃

圖2 25 ℃不同分子量、不同濃度下溶液礦化度與溶液電阻率關(guān)系Fig.2 Relationship of solution salinity and solution resistivity under conditions of different molecular weight,different concentration at 25 ℃

由圖1至圖2可以看出：①在相同的測(cè)量溫度下，聚合物溶液與不同礦化度NaCl水溶液變化趨勢(shì)類似，均是隨著溶液離子礦化度的逐漸增大，電阻率逐漸減小；②在配置溶液離子礦化度和溫度相同的條件下，水溶液電阻率大于聚合物溶液的電阻率；③在配置溶液離子礦化度和溫度相同的條件下，隨著聚合物溶液濃度的增加，溶液電阻率略微減??；④當(dāng)測(cè)量溫度相同時(shí)，聚合物溶液離子礦化度從500 mg/L變化到3 000 mg/L時(shí)，溶液電阻率急劇下降；當(dāng)配置溶液離子礦化度從3 000 mg/L增加到7 000 mg/L時(shí)，聚合物溶液與水溶液電阻率趨近一致，此時(shí)聚合物的分子量對(duì)聚合物溶液電阻率影響很??；⑤隨著測(cè)量溫度的升高,聚合物溶液電阻率隨略有下降，但當(dāng)?shù)V化度較高時(shí)這種隨溫度變化而升高的幅度變得越來越小，這與NaCl水溶液電阻率隨溫度變化規(guī)律較為相似。

由圖3至圖6可以看出，在配制聚合物溶液所用鹽水礦化度相同的條件下，聚合物溶液電阻率在20 ℃和 25 ℃時(shí)隨分子量的變化而展現(xiàn)出的變化趨勢(shì)。當(dāng)溶液離子礦化度小于3 000 mg/L時(shí)，聚合物溶液電阻率隨分子量變化有小量變化，但曲線的變化沒有規(guī)律可循，這種變化與溫度和濃度無關(guān)。當(dāng)溶液離子礦化度大于3 000 mg/L時(shí)，起伏變得更小，這再次說明聚合物分子量對(duì)于聚合物溶液電阻率影響較小，其影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溶液礦化度對(duì)其的影響[9-12]。

圖3 礦化度500 mg/L聚合物分子量與溶液電阻率關(guān)系Fig.3 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 500 mg/L

圖4 礦化度1 000 mg/L聚合物分子量與溶液電阻率關(guān)系Fig.4 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 1 000 mg/L

圖5 礦化度3 000 mg/L聚合物分子量與溶液電阻率關(guān)系Fig.5 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 3 000 mg/L

圖6 礦化度7 000 mg/L聚合物分子量與溶液電阻率關(guān)系Fig.6 Relationship of polymer molecular weight and solution resistivity under the condition of salinity 7 000 mg/L

3 結(jié)束語

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可知：聚合物溶液與NaCl水溶液一樣，聚合物溶液的電阻率隨配置水溶液礦化度的增高而降低。清水聚合物電阻率受聚合物溶液和分子量影響大，而污水聚合物（礦化度大于 4 000 mg/L）電阻率受聚合物濃度和分子量影響很小。礦化度相同的條件下，水溶液電阻率高于聚合物溶液電阻率。聚合物溶液具有一般稀電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電特征，在礦化度相同的情況下，注入聚合物溶液不會(huì)使儲(chǔ)層電阻率升高。

［1］Jing X D, Archer J S. An improved Waxman-Smits Model for interpreting shaly sand conductivity at reservoir conditions [C]. SPWLA 32nd Annual Logging Symposium, Tune 16-19, 1991, Paper K.

［2］Argaud M, Giouse H, Straley Cetal. Salinity and saturation effects on shaly sandstone conductivity at reservoir conditions [C]. SPWLA 32nd Annual Logging Symposium, June 16-19, 1991, Paper K.

［3］劉兵開, 穆津杰. 聚合物驅(qū)巖石電阻率變化特征的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 測(cè)井技術(shù), 2003, 27( 增刊): 44- 46.

［4］趙培華. 油田開發(fā)水淹層測(cè)井技術(shù)[ M]. 北京: 石油工業(yè)出版社,2003.

［5］王偉男, 童茂松, 陳國華, 等. 泥質(zhì)砂巖的物理性質(zhì)及其測(cè)井應(yīng)用[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2004.

［6］陳德坡，張興平,高建.不同類型聚合物水淹層解釋方法研究[J].測(cè)井技術(shù),2008,32(4):291-295.

［7］王德民，程杰成，吳軍政，王剛.聚合物驅(qū)油技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),1998,22(3):153-155.

［8］竇立霞, 曹緒龍, 江小芳, 崔曉紅, 劉異男. 驅(qū)油用聚丙烯酰胺溶液界面特性研究[J].膠體與聚合物,2004,22(2):14-16.

［9］殷艷玲,王建,曲巖濤.聚合物溶液對(duì)巖石電性影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].測(cè)井技術(shù),2008,32(1):15-17.

［10］畢生，彭立. 注聚開發(fā)對(duì)測(cè)井曲線的影響[J]. 石油儀器，2002，16（4）：43-44.

［11］曾流芳，李林祥，盧云之. 聚合物驅(qū)水淹層測(cè)井響應(yīng)特征[J].測(cè)井技術(shù)，2004，28（1）：71-74.

［12］申本科，胡永樂，田昌炳.注聚三采期阿爾奇公式m，n變化規(guī)律研究[J].測(cè)井技術(shù)，2005，29（1）：5-7.