李 芳，侯 岳，田津杰，闞 亮，季 聞，孔麗萍，方月月

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

聚合物溶液主要是通過改善油水流度比和擴大波及體積來達到提高原油采收率的目的[1-3]，因此聚合物黏度值關(guān)系到驅(qū)油效果的好壞。在一定條件下，聚合物溶液的黏度越高，驅(qū)油效果越好。聚合物溶液的黏度不僅取決于聚合物的相對分子質(zhì)量、濃度、溫度，還受溶液的pH 值、礦化度、離子組成、離子濃度等因素的影響[4-6]。金屬離子尤其是Ca2+和Mg2+對HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）溶液的黏度有很大的影響[7]，因此通過向HPAM 溶液中加入絡(luò)合劑來去除二價金屬離子，以此來提高聚合物溶液黏度。本文主要通過加入絡(luò)合劑后，檢測聚合物溶液的黏度變化和驅(qū)油效果變化，來研究絡(luò)合劑改善聚合物的增黏能力。

1 實驗

實驗儀器：六聯(lián)電動攪拌器、BROOKFIELD 黏度計、電子天平、恒溫干燥箱、巖心驅(qū)替系統(tǒng)、壓力自動采集系統(tǒng)等；

巖心模型：采用尺寸為30 cm×4.5 cm×4.5 cm 的三層非均質(zhì)巖心物理模型，氣測滲透率分別為：500×10-3μm2、1 500×10-3μm2、2 500×10-3μm2；

實驗用水：采用室內(nèi)配制模擬水，礦化度5 500 mg/L，其中二價金屬離子濃度為65 mg/L；

實驗用油：將脫水原油與航空煤油復(fù)配，在實驗溫度60 ℃下黏度為70 mPa·s；

聚合物：HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）；

添加劑：絡(luò)合劑L1、L2、草酸鈉；

實驗溫度：60 ℃。

實驗方法：靜態(tài)評價主要通過向HPAM 溶液中加入不同濃度的絡(luò)合劑，對比不同情況下HPAM 溶液的增黏效果。動態(tài)評價主要通過測定加入絡(luò)合劑之后化學(xué)驅(qū)段塞的增油效果來對比絡(luò)合劑對HPAM 溶液驅(qū)油效果的影響，實驗方案（見表1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 絡(luò)合劑對HPAM 溶液增黏效果分析

選用L1、L2、草酸鈉作為絡(luò)合劑，在60 ℃條件下分別測定加入0 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L 的絡(luò)合劑后HPAM 溶液（濃度為1 800 mg/L）的黏度，實驗結(jié)果（見表2）。

從表2 可以看出，當聚合物溶液中加入100 mg/L的L1，溶液黏度達到74.1 mPa·s，增黏率為17.2%，而聚合物溶液黏度隨著絡(luò)合劑L1 濃度的持續(xù)增加呈現(xiàn)直線下降的變化趨勢。這主要是由于L1 在溶液中會電解出NH2-，它能將聚丙烯酰胺分子和水以氫鍵的形式結(jié)合起來，同時可以消除高價金屬離子對聚合物溶液黏度的影響，所以適量的加入L1 可以有效提高聚合物溶液的黏度。

隨著聚合物溶液中L2 濃度的增加，聚合物溶液黏度呈先增加到峰值后又下降的趨勢。當溶液中L2 濃度增至200 mg/L 時，聚合物溶液黏度增至89.3 mPa·s，此時增黏率達到41.3%。這主要是由于L2 能夠很好的螯合聚合物溶液中的高價金屬離子，所以其對HPAM溶液的增黏效果最佳。但是隨著溶液中L2 濃度的增加，同樣會引起溶液中陽離子含量的增加，與聚合物溶液中陰離子基團中和，壓縮雙電層，造成聚合物分子鏈收縮，使黏度又呈現(xiàn)出下降的趨勢。相較于L1，添加適量的L2 具有更好的增黏效果。

表1 實驗方案

表2 不同絡(luò)合劑濃度下聚合物溶液黏度和增黏率

隨著草酸鈉濃度的增加，聚合物溶液黏度呈現(xiàn)先逐漸增加至峰值后減小的變化規(guī)律。草酸鈉是一種多配位原子的金屬絡(luò)合劑，可以和高價陽離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而有效的提高溶液的黏度。當溶液中加入300 mg/L 草酸鈉時，聚合物溶液黏度達到90.1 mPa·s，增黏率達到42.6%。進一步增加草酸鈉的含量，同樣會使溶液金屬離子增加，造成黏度降低。

綜上所述，聚合物溶液黏度受絡(luò)合劑的濃度影響很大，因此在實際生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)該嚴格控制絡(luò)合劑的用量。絡(luò)合劑達到最佳增黏效果的時候，聚合物溶液的黏度值與絡(luò)合劑的用量均不同，因此在使用中還應(yīng)綜合考慮聚合物溶液增黏率、絡(luò)合劑用量的經(jīng)濟成本等因素來選擇絡(luò)合劑。

2.2 絡(luò)合劑對驅(qū)油效果影響分析

按照表1 方案在巖心模型上進行驅(qū)油實驗，對比水驅(qū)后注入1 800 mg/L 的HPAM 溶液和加入200 mg/L草酸鈉溶液的復(fù)配體系的驅(qū)油效果。實驗結(jié)果（見表3、圖1）。

圖1 草酸鈉對聚合物溶液驅(qū)油效果影響

從表3 和圖1 可以看出，方案1 和方案2 的水驅(qū)采出程度基本一致，方案1 注入體系段塞后，最終采出程度達到45.16%，較水驅(qū)提高采出程度高了13.83%。方案2 加入草酸鈉作為絡(luò)合劑，可以有效的提高化學(xué)驅(qū)采出程度，在水驅(qū)基礎(chǔ)上增加采出程度18.06%，比方案1 增加值高了4.23%。這主要是因為草酸鈉作為絡(luò)合劑可以有效的去除二價金屬離子，增加水溶液的黏度，消除二價金屬離子對聚合物分子的沉降作用。因此在實際生產(chǎn)中，向二價金屬離子含量較高的配聚水中加入適量的絡(luò)合劑，可以有效的增加聚合物的黏度，提高采出程度。

3 結(jié)論

（1）絡(luò)合劑的用量直接影響聚合物溶液的黏度，為了達到最佳增黏效果，在使用中應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟成本和聚合物溶液的增黏率來綜合選擇。

（2）適量的絡(luò)合劑L1、L2 均能消除高價金屬離子對聚合物溶液黏度的影響，但過量增加會導(dǎo)致聚合物溶液黏度降低。

（3）與無絡(luò)合劑相比，相同濃度的聚合物溶液添加200 mg/L 的草酸鈉可以使得聚合物驅(qū)較水驅(qū)提高采出程度再增加4.23%。

表3 草酸鈉對聚合物溶液采收率的影響