随着老油田的注水开发进入高含水期,大庆油田普遍开展r聚合物驱新技术.虽然聚驱技术比较成熟、 经济上可行,但技术上仍然存在不足.如在聚合物胶状杂质配制站现场更换过滤器滤袋时发现滤袋中有大量黑色和 黄色的胶状条形黏稠物质粘连在滤袋表面,并且有刺鼻的腐臭气味.由于该类物质的存在,造成过滤装置严 重堵塞,设备腐蚀严重.&条形黏稠物质分布不均匀,可导致滤袋前后压差增大,易造成滤袋破损.一旦滤 袋破损,条形黏稠物质被携带到油藏后,随着时间的延长,细菌大量繁殖,影响驱油效果,因此,必须在一定时 期内更换滤袋.采取更换滤袋的办法,没有从根本上解决问题,不但造成资源的浪费,且影响牛.产•作者从 细蔺和无机离子含量两方面对聚丙烯酰胺(PAM)胶状条形物形成的原因进行r分析,为治理措施提供依据.
1实验部分
1.1仪器及试剂
DH5000A型电热恒温培养箱(天津市通利信达仪器厂),细菌测试瓶(北京华兴化学试剂厂),1 mL无 菌注射器(上海治宇医疗器械有限公司),WS70-1塑红外线快速干燥器(上海市吴淞五金厂),722型可见分 光光度计(上海光谱仪器有限公司),AA-6300型原子吸收分光光度计(岛津制作所),电子天平(t海民桥精 密科学仪器有限公司).硫酸、高氯酸、氢氧化钠、盐酸、盐酸羟胺、钙指示剂、铬黑T、EDTA、硫化钠、三乙醇 胺均为分析纯.
1.2细菌和无机离子含量分析
本实验采用绝迹稀释法对细菌含量进行检测 .将欲测定的样品用无菌注射器逐级注人到测试瓶中进 行接种稀释,放入恒温培养箱中培养.根据细菌瓶阳性反应由其代谢过程的最终产物引起的颜色变化来判 断稀释的倍数,计算样品中细菌的数目.采用湿法提取无机物,采用原子吸收法、分光光度法和络合滴定法 进行分析.
2结果与讨论
2.1细菌含量分析
对现场使用的PAM干粉、配置水样(清水)、滤袋内的PAM溶液及形成的条形物进行了细菌含量检测, 结果见表1.
表1细菌含最检测表
Table 1 Bacteriological testing table
样品名称时间/dSRB(个/mL)FB(个/mUTGB(个/mU
清水0250.60.6
10250.60. 6
20250• 60
30250. 60
PAM溶液025250. 6
107.0X1061, 1X1061. 1 X 107
201. 1X1071. 1X1071. 1X107
301. 1 X 108L 1X1071. 1X108
PAM干粉—250• 60.6
条形物(黑色黏稠)-1.2X1091.2X1071.2X107
条形物(黄色)—1. 2X 1091.2X1071. 2X 107
SRB-硫酸盐还原菌*FB—铁细菌腐生菌.(1)第2〇 d开始出现条形物,(2)清水和滤袋内 PAM溶液每隔10 d从现场取样进行分析
条形物的生成.
3)FB、SRB、TGB对设备、聚丙烯酰胺溶液的影响:FB氧化水中的Fe2+形成大量的Fe(OH)/2],加速 管壁上的铁离解进人水中,因而加速腐蚀过程.SRB利用细胞膜内产生的氢还原硫酸盐为H2S,会对金属造 成腐蚀[3],使样品产生臭味,并且,在有亚铁离子的环境中生成FeS,从而使PAM溶液局部发黑而产生黑色 黏稠物质.TGB繁殖时产生黏液对设备有堵塞作用,并会恶化水质、增加水体黏度、破坏油层和腐蚀设 备w.
细菌的生长不仅对金属设备造成严重的穿孔腐蚀和堵塞,还会促进PAM的降解.PAM的生物降解主 要体现在聚合物侧酰基的变化,酰基降解生成羧基并释放氨气,这或许是微生物能以PAM水溶液为唯一氮 源生长的原因.释放出的氨气有刺激性臭味,这也是现场PAM溶液发出难闻气味的原因之一.
2.2无机离子含量分析
对清水及PAM溶液进行了系统的无机离子含量分析,结果见表2.
表2离子含量分析表
Table 2 Ion content analysis table
样品名称t/dpHp(Ca2' ) mg/L"(Mg2”
mg/Lp(K+)
mg/Lmg/L^(Fe3+)
mg/L
清水07.6054. 185.710.2510.460.04
107.5652.815.630.2611.780.05
207. 7753.725.820.2711.830.04
307.4652. 965.750. 2612. 050,04
PAM溶液07.9950. 705.295.4113. 180. 70
107,7952.475,525, 1311733. 080,75
207. 6457. 526. 855.575367.320. 89
309,0165.207.465.9712522. 961. 19
1)第20 d开始出现条形物;2)清水和滤袋内PAM溶液每隔10 d从现场取样进行分析
由表2可知:清水中离子含量较稳定,没有随着时间的推移而发生显著变化.滤袋中的PAM溶液中各 离子含量明显增多,并且,随时间的推移各离子含量总体呈上升趋势.分析其原因可能是:Na+、Ca2+、 Mg2+、K+离子含量来源于清水,但使其含量增多的主要原因是由于在PAM分子链内和分子链间,酰胺侧 基间能形成氢键.氢键是最强的分子间作用力,高分子量的PAM分子链上存在大量的氢键.高分子量 PAM的分子链很长,导致分子链必然要卷曲,它们聚集在一起也必然要缠结在一起.由于受到剪切力的 作用,导致相互缠结的几率增大,而且,PAM水溶液对无机电解质有很大的包容性,当该溶液存在某些无机 盐时,不发生相分离.以上原因导致Na+、Ca2+、Mg2+、IC的增多.而Fe3+离子含量一部分是来自于清水 中,而另一部分可能是随着时间的推移,细菌含量随之增多,细菌对碳钢腐蚀产生Fe2+并将其自动氧化成 Fe3+ ,并且FB能将Fe2+转化成Fe3+ ,从而导致Fe3+含量的增加.
金属离子可使PAM交联,其中以Fe3+离子最为明显.Fe3+在水溶液中逐步发生水解,生成多核羟桥缩 合体,称为多核羟桥聚离子.研究表明m,参与交联的高价金属离子是以多核羟桥聚离子形式与PAM中的 羧基形成配位结合的.而聚丙烯酰胺在微生物的作用下,侧酰胺基易于被生物降解,而生成羧基.PAM与 Fe3+离子的这种相互作用导致PAM可以形成坚韧的凝胶,即条形物.
因此,PAM与高价金属离子的交联可以描述为三个基本过程:交联剂的生成;PAM链在活性交联剂上 的吸附;PAM链上的羧基与高价金属离子之间形成配位结构,当多个PAM分子在活性交联剂上配位时则 生成PAM分子链间的交联[^.
3结论
1)由于TGB、FB、SRB的存在,使PAM降解产生羧基,Fe3+离子含量增多,并且TGB能分泌黏性物, 加之PAM溶液达到相互缠结状态,其他金属离子含量增多,从而与羧基夂联形成条形物.
2)现场PAM溶液中产生的黑色黏稠物主要是FeS.
3)PAM溶液有腐臭气味主要是SRB产生的H2S和细菌对PAM降解产生的NH3的气味.