随着油田的开发进入稳产、增产期，油田的含水率不断升高。为了提高采油效率，以聚合物驱油为主的三次采油技术已经在大庆、辽河、胜利、大港等东部主力油田广泛应用，并已取得了明显的增油降水效果和良好的经济社会效益。然而，聚合物驱油技术的大规模应用，使得油田采注不平衡，而大量污水的产生又会导致环境污染。因此，采用污水配制聚合物配注液已成为油田生产的必然选择。用于配制聚合物配注液的污水称为配注污水或配注水。由于污水中成分复杂，含有大量油污、悬浮物和多种不同的离子，一定程度上削弱了聚合物配注液的黏度，从而降低油田的采收率，特别是污水中的还原性亚铁离子(Fe2+)对聚合物配注液的黏度影响大。矿场试验结果显示3.0mg/LFe2+即可使井口聚合物配注液黏度下降50%以上。但是，上述文献并没有就亚铁离子对聚合物配注液黏度的影响做系统研究。本工作系统分析了亚铁离子含量与聚合物配注液黏度的关系，根据密度泛函理论模拟计算污水中还原性亚铁离子的存在状态，根据油田污水中亚铁离子的存在形式和来源，针对性地开发了一种二硫代氨基甲酸类除铁缓蚀剂(WZ1)，并考察了该除铁缓蚀剂的除铁效果和缓蚀性能。
1、试验
1.1 聚合物配注液的黏度测定
试验药品有FeCl2·4H2O(分析纯，购自国药试剂厂)，聚丙烯酰胺(白色颗粒粉剂，水解度25%，相对分子质量2000×104)。试验用污水取自胜利油田某采油厂联合站。称取0.355gFeCl2·4H2O溶解于纯水中配制成1000mg/LFe2+的贮备液，待用。称取5.00g聚合物(聚丙烯酰胺)在不断搅拌下配制成5000mg/L的聚合物母液，待用。
由于污水取回至实验室进行试验时，其中的亚铁离子已被氧化，因此需先向污水中加入贮备液，再与聚合物母液配制得不同亚铁离子含量的聚合物配注液(以下称配注液)。待配注液放置60min后，采用BrookfieldWZWZV-ⅢULTRA可编程流变仪测其黏度。测试温度设置为68℃(与孤东地下采油温度一致)，测试时间为5min，黏度计常数设定为999.9mm2/s2。
1.2 除铁缓蚀剂的性能测试
1.2.1 除亚铁离子能力评价
从胜利油田坨一污水站外输水和孤东十号配注站配注污水分别取污水样置于取样瓶中，现场向污水样中投加30mg/L除铁缓蚀剂WZ-1，摇匀并静置45min，采用ZZW-Ⅱ/P型便携式多参数水质测定仪测污水中亚铁离子的含量，以判断除铁缓蚀剂的除亚铁离子效果。
1.2.2 缓蚀性能评价
试验材料为A3碳钢，其化学成分(质量分数)为0.42%～0.50%C，0.17%～0.37%Si，0.50%～0.80%Mn，≤0.25%Cr，≤0.30%Ni，≤0.25%Cu，其余为Fe。将A3碳钢制成电极试样，工作面积为1cm2，非工作表面用环氧树脂密封，工作表面经1号～6号金相砂纸逐级打磨抛光，清洗，无水乙醇除油，去离子水冲洗干净。
电化学测试采用三电极体系在美国PARSTAT2273型电化学工作站上进行。参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极，工作电极为A3碳钢电极。试验介质为胜利油田孤东采油厂十号配注站的配注污水，其矿化度为9684mg/L，硫酸盐还原菌含量为25个/mL，含油量为42.6mg/L，悬浮物含量为36mg/L。向配注污水中投加除铁缓蚀剂WZ-1，其投加量分别为0，5，10，20mg/L。将工作电极在投加除铁缓蚀剂WZ-1的污水中浸泡7d后，再进行电化学试验。电化学阻抗测量频率范围为0.05Hz～100kHz，交流激励信号峰值为5mV。
采用日立公司SU-1500型扫描电镜(SEM)观察在投加了0mg/L和20mg/L除铁缓蚀剂WZ-1的试验介质中浸泡7d后碳钢电极的表面形貌，并采用能谱仪(EDS)分析其表面的化学成分。
1.2.3 对配注液黏度的影响
为研究在配注污水中添加铁缓蚀剂WZ-1后，对配注液黏度的影响，分别开展了配注液黏度大小及稳定性两方面试验。试验用聚合物母液取自胜利油田孤东采油厂某配注站，经检测其中聚丙烯酰胺的质量浓度为4984mg/L。向含亚铁离子质量浓度为0.89mg/L和1.08mg/L的配注污水中投加不同量除铁缓蚀剂WZ-1，然后分别与聚合物母液进行1∶1(体积比)稀释得到聚合物配注液。用BrookfieldWZWZV-ⅢULTRA可编程流变仪测配注液黏度。通过老化试验考察配注液的稳定性。用含0.89mg/L亚铁离子的配注污水制备配注液，然后置于68℃恒温箱中进行老化，老化不同时间后取出该配注液，测其黏度，老化周期为28d。
2、结果与讨论
2.1 配注液的黏度
从图1中可看出，亚铁离子含量对配注液的黏度有显著的影响。当配注液中亚铁离子质量浓度为1.0mg/L时，配注液的黏度由未投加亚铁离子时的34.7mPa·s降至20mPa·s左右;当亚铁离子质量浓度为3.0mg/L时，配注液的黏度已降至10.0mPa·s以下，降幅超过70%。因此必须严格控制配注污水中亚铁离子的含量，以稳定配注液的黏度，保障采收率。