師斌

大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠

杏南油田聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于污水礦化度較高，普通聚合物在污水體系下存在注入濃度高、黏損大和聚合物用量高的問(wèn)題[1-3]。LH2 500萬(wàn)抗鹽聚合物是在普通聚丙烯酰胺基礎(chǔ)上嵌段共聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸單體的新型聚合物，分子結(jié)構(gòu)保持了高線性，與普通2 500 萬(wàn)聚合物相比，具有注入能力強(qiáng)、油層匹配率高、與污水適應(yīng)性好、增黏性能強(qiáng)、黏度穩(wěn)定性好、室內(nèi)提高采收率高等特點(diǎn)[4-6]，在某工業(yè)區(qū)塊創(chuàng)新應(yīng)用該驅(qū)油體系，以探索污水體系下提高采收率技術(shù)。因此，有必要對(duì)新型抗鹽聚合物的配制工藝進(jìn)行研究，明確合理的配制工藝參數(shù)，保證注入體系質(zhì)量，從而為取得較好的聚驅(qū)開(kāi)發(fā)效果奠定良好的基礎(chǔ)。

1 合理熟化時(shí)間的確定

1.1 現(xiàn)有熟化時(shí)間不適用于新型抗鹽聚合物

新型抗鹽聚合物在杏南油田某配制站投入使用后，按照普通聚合物配制工藝參數(shù)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置2 h 的熟化時(shí)間配制聚合物母液。將熟化好的母液靜置在熟化罐內(nèi)，在熟化罐出口、配制站濾前和配制站濾后進(jìn)行母液濃度監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，同一地點(diǎn)不同時(shí)間和不同時(shí)間同一地點(diǎn)取樣的母液濃度都存在波動(dòng)大的問(wèn)題（表1），與方案設(shè)計(jì)的5 000 mg/L母液濃度相比，誤差在-10.5%～7.4%之間，不符合聚驅(qū)開(kāi)發(fā)管理規(guī)定的±5%波動(dòng)誤差。同時(shí)，注入該配制站母液的工業(yè)化區(qū)塊，由于母液濃度波動(dòng)大，注入質(zhì)量相對(duì)較差，注聚初期注入壓力上升速度為0.20 MPa/mon（正常上升速度0.25～0.28 MPa/mon），壓力上升速度緩慢。

表1 不同時(shí)間和不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)母液濃度化驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Test results of mother liquor concentration at different time and monitoring points

針對(duì)新型抗鹽聚合物母液化驗(yàn)濃度不穩(wěn)定的問(wèn)題進(jìn)行了全面調(diào)查，初步分析有以下兩方面原因：①操作人員對(duì)取樣流程不熟悉，取樣方法不規(guī)范導(dǎo)致聚合物濃度檢測(cè)與方案存在較大偏差；②普通2 500 萬(wàn)聚合物配制參數(shù)不適用于配制新型抗鹽聚合物。根據(jù)上述原因進(jìn)行逐一分析與排查，通過(guò)規(guī)范取樣方法，最大限度排除了取樣過(guò)程對(duì)聚合物濃度波動(dòng)造成的影響；在聚合物的技術(shù)指標(biāo)方面，與普通2 500 萬(wàn)聚合物對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩種聚合物指標(biāo)存在差異，新型抗鹽聚合物水解度指標(biāo)為15.0%～20.0%，普通2 500 萬(wàn)聚合物水解度指標(biāo)為23.0%～27.0%，說(shuō)明新型抗鹽聚合物比普通2 500 萬(wàn)聚合物的溶解性差。因此，按照普通聚合物配制工藝參數(shù)確定的2 h 熟化時(shí)間，不能滿足新型抗鹽聚合物的熟化時(shí)間要求。

1.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定合理熟化時(shí)間

室內(nèi)用模擬污水（氯化鈉污水）配制新型抗鹽聚合物，母液濃度為5 000 mg/L，從攪拌2 h 后開(kāi)始，每小時(shí)取3 個(gè)平行樣，一直檢測(cè)到攪拌4 h。聚合物溶液用25 μm的篩網(wǎng)過(guò)濾，檢測(cè)過(guò)濾前后的黏度變化。由表2 可以看出，隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，過(guò)濾前后的黏度差逐漸減小，攪拌時(shí)間3 h 和4 h 黏度相差不大。通過(guò)觀察篩網(wǎng)上的殘余物（圖1），攪拌時(shí)間為2 h，新型抗鹽聚合物中類似透明凝膠物質(zhì)較大且多數(shù)不能通過(guò)25 μm 篩網(wǎng)，攪拌3 h 聚合物溶液過(guò)濾后殘留在篩網(wǎng)上的透明膠狀物變小變少，攪拌4 h 篩網(wǎng)上無(wú)明顯膠狀物。實(shí)驗(yàn)條件：模擬污水氯化鈉濃度5 000 mg/L；聚合物配制濃度5 000 mg/L；攪拌速度400±20 r/min；篩網(wǎng)尺寸25 μm。

表2 LH2 500萬(wàn)新型抗鹽聚合物溶解性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Solubility test data of LH25M salt-resistant polymer

圖1 LH2 500萬(wàn)新型抗鹽聚合物濾后篩網(wǎng)殘余物Fig.1 Screen residue of LH25M salt-resistant polymer after filtration

為了研究攪拌后靜置是否有利于聚合物溶解，在總耗時(shí)相同情況下，進(jìn)行了新型抗鹽聚合物溶液配制時(shí)先攪拌后靜置與一直攪拌兩種方式的溶解效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)。從聚合物溶液過(guò)濾后膠狀物的殘留情況可以看出（圖2），攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，聚合物過(guò)濾后膠狀物殘留越少、溶解效果越好，與靜置時(shí)間無(wú)關(guān)，聚合物溶液靜置時(shí)間不能替代攪拌時(shí)間。因此，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可以確定新型抗鹽聚合物合理熟化時(shí)間為3 h以上。

圖2 攪拌和靜置時(shí)間對(duì)聚合物溶液的影響Fig.2 Effect of mixing and standing time on polymer solution

1.3 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)合理熟化時(shí)間的確定

在以上室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整不同的熟化時(shí)間，檢測(cè)母液混合是否均勻，對(duì)熟化罐出口、外輸泵出口、精過(guò)濾器出口三個(gè)站內(nèi)低壓取樣點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)（取平行樣），取樣時(shí)間間隔為20 min，共取樣36 次。通過(guò)母液濃度化驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出（表3），同一取樣點(diǎn)，熟化時(shí)間為2 h 的母液存在不均勻的情況，多次取樣的聚合物溶液濃度測(cè)量結(jié)果存在較大的波動(dòng)，檢測(cè)濃度變化在400 mg/L以上。檢測(cè)過(guò)程中由同一操作者在同一臺(tái)設(shè)備和相同測(cè)試條件下進(jìn)行，上述數(shù)據(jù)的波動(dòng)反映出系統(tǒng)中的聚合物溶液并沒(méi)有達(dá)到理想的均勻程度。熟化時(shí)間調(diào)整至3 h，站內(nèi)各低壓節(jié)點(diǎn)的母液濃度差別不大，母液濃度變化在190 mg/L左右，能夠滿足生產(chǎn)要求，當(dāng)熟化時(shí)間設(shè)置為4 h，母液濃度變化在120 mg/L左右。

表3 不同熟化時(shí)間定點(diǎn)定時(shí)取樣濃度統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of fixed-point and fixed-time sampling concentration under different curing time

為保證母液熟化時(shí)間和外輸量，并從節(jié)能的角度出發(fā)，對(duì)熟化罐容量進(jìn)行調(diào)整，在高低液位值設(shè)置為80%、10%，熟化時(shí)間為3 h 的條件下，進(jìn)行不同熟化罐高低液位取樣試驗(yàn)，檢驗(yàn)熟化罐內(nèi)聚合物溶液熟化情況。從圖3可以看出，熟化罐高低液位之間母液濃度均接近配制母液濃度5 000 mg/L，濃度變化控制在5%以內(nèi)，符合母液配制標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求。同時(shí)，熟化罐高低液位取樣的聚合物母液樣品經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后膠狀物質(zhì)殘留較少，說(shuō)明3 h 熟化時(shí)間能夠滿足抗鹽聚合物生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要。

將配制站熟化系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)調(diào)整后，通過(guò)檢測(cè)配制站濾后聚合物溶液濃度，對(duì)參數(shù)調(diào)整前后86 個(gè)檢查點(diǎn)的濃度誤差進(jìn)行分析。調(diào)整前實(shí)際濃度超出波動(dòng)范圍的點(diǎn)占檢查點(diǎn)的25.6%，調(diào)整后檢查點(diǎn)波動(dòng)范圍均在±5%（要求指標(biāo)）內(nèi)，沒(méi)有超出波動(dòng)范圍的點(diǎn)，有效提高了母液濃度的配制質(zhì)量（圖4）。因此，綜合考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果、設(shè)備能力和節(jié)能等因素，將熟化時(shí)間3 h 作為新型抗鹽聚合物的合理熟化時(shí)間。

圖3 熟化3 h高低液位濃度和濾后篩網(wǎng)殘余物Fig.3 Concentration of high and low liquid level and residue of screen after 3 h of curing

2 用水要求

2.1 不同配制條件抗鹽聚合物濃度與黏度關(guān)系分析

利用現(xiàn)場(chǎng)清水和污水分別配制新型抗鹽聚合物溶液，水質(zhì)指標(biāo)如表4所示，從實(shí)驗(yàn)測(cè)得的濃度與黏度變化值可以看出（表5），聚合物溶液的黏度均隨濃度的升高而升高，污水配制的溶液黏度在相同濃度下略高于清水配制的溶液黏度值，在濃度為1 000 mg/L 時(shí)黏度就達(dá)到44.8 mPa·s，超過(guò)清水體系對(duì)應(yīng)1 200 mg/L 濃度時(shí)的黏度值。新型抗鹽聚合物污水體系黏度高于清水體系，產(chǎn)生這種情況的原因是新型抗鹽聚合物中有磺酸基的存在，可以大幅度減少配制水中二價(jià)離子對(duì)羧酸根的影響，有效提高了聚合物的抗鹽性能。

圖4 調(diào)參前后配制濃度誤差散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter diagram of concentration error before and after parameter adjustment

表4 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)指標(biāo)Tab.4 Water quality index of experimental water mg/L

表5 不同水質(zhì)配制方式聚合物溶液濃度和黏度數(shù)據(jù)Tab.5 Concentration and viscosity data of polymer solution prepared by different water quality methods

2.2 不同配制條件下新型抗鹽聚合物黏度穩(wěn)定性分析

分別采用現(xiàn)場(chǎng)清水配制污水稀釋和現(xiàn)場(chǎng)污水配制并稀釋新型抗鹽聚合物溶液，研究不同配制用水的黏度穩(wěn)定性情況，聚合物溶液濃度為1 000 mg/L。從放置30 天的黏度穩(wěn)定性考察結(jié)果可以看出（表6），污水配制并稀釋聚合物溶液的黏度保留率為82.2%，清水配制、污水稀釋聚合物溶液的黏度保留率為68.4%，污水配制體系黏度保留率較清水配制體系高13.8個(gè)百分點(diǎn)，污水配制的新型抗鹽聚合物溶液穩(wěn)定性好于清水配制體系。

表6 LH2 500萬(wàn)抗鹽聚合物溶液黏度隨放置時(shí)間的變化趨勢(shì)Tab.6 Change trend of viscosity of LH25M salt resistant polymer solution with storage time

2.3 污水曝氧對(duì)新型抗鹽聚合物黏度穩(wěn)定性的影響

實(shí)驗(yàn)用水為現(xiàn)場(chǎng)清水、未曝氧污水、充分曝氧污水，利用各類水樣分別配制新型抗鹽聚合物母液4 種，配制濃度為5 000 mg/L，用未曝氧污水、充分曝氧污水稀釋聚合物母液濃度至1 000 mg/L。測(cè)量稀釋后聚合物溶液的黏度，研究污水曝氧對(duì)新型抗鹽聚合物溶液黏度及黏度穩(wěn)定性的影響。不同配制和稀釋方式的聚合物溶液放置30 天的黏度變化趨勢(shì)如表7所示。15天前聚合物溶液的黏度保留率相差不大，均在80%以上，15天時(shí)清水配制、曝氧污水稀釋的聚合物溶液的黏度保留率為78.8%，比未曝氧污水稀釋的溶液高24.4個(gè)百分點(diǎn)，曝氧污水配制、稀釋的聚合物溶液15 天時(shí)黏度保留率仍能達(dá)到84.2%，比未曝氧污水配制的聚合物溶液黏度保留率高25.7個(gè)百分點(diǎn)?？傮w來(lái)看，采用曝氧污水配制或稀釋的聚合物溶液黏度穩(wěn)定性較好，15 天時(shí)黏度保留率仍能保持在78.0%以上。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)曝氧方式可降低污水中的還原性物質(zhì)，減少對(duì)聚合物黏度的影響，污水經(jīng)過(guò)曝氧處理對(duì)保持新型抗鹽聚合物溶液的黏度穩(wěn)定性有一定積極作用，但污水曝氧的相關(guān)參數(shù)對(duì)新型抗鹽聚合物溶液黏度穩(wěn)定性的影響程度仍需做進(jìn)一步研究[7-9]。

表7 不同聚合物溶液黏度隨時(shí)間變化趨勢(shì)Tab.7 Viscosity change trend of different polymer solutions with time

3 結(jié)論

（1）在杏南油田現(xiàn)有配制工藝條件下，LH2 500萬(wàn)新型抗鹽聚合物的現(xiàn)場(chǎng)合理熟化時(shí)間為3 h。

（2）LH2 500 萬(wàn)新型抗鹽聚合物抗鹽性能較好，污水體系黏度和黏度保留率高，適合污水配制污水稀釋體系。

（3）曝氧污水對(duì)保持LH2 500萬(wàn)新型抗鹽聚合物溶液的黏度穩(wěn)定性有一定積極作用，可減小水質(zhì)對(duì)聚合物溶液黏度的影響。