聚合物驅(qū)含油污水乳狀液穩(wěn)定性及破乳絮凝研究.pdf

1、聚合物驅(qū)是一種重要的三次采油技術(shù)，為中國(guó)勝利油田原油穩(wěn)產(chǎn)提供了重要保證。但由于污水中含有一定量的水解聚丙烯酰胺(HPAM)，而且污水油含量高、油珠平均粒徑小、懸浮物含量高，處理難度很大。目前對(duì)含聚污水中乳化活性物質(zhì)的組成、穩(wěn)定性影響因素及處理對(duì)策還缺乏深入認(rèn)識(shí)。本論文首先對(duì)孤島采油廠含聚采油污水中乳化活性物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)分離及組成結(jié)構(gòu)表征，在此基礎(chǔ)上研究了乳化活性亞組分及污水中殘余HPAM對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響，考察了污水中各亞組分及HPA

2、M對(duì)不同結(jié)構(gòu)水處理劑作用效果的影響，提出了含聚采油污水處理對(duì)策，研發(fā)了針對(duì)孤島油田含聚采油污水的處理劑并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了明顯效果。 用石油醚和三氯甲烷依次萃取孤二聯(lián)和孤五聯(lián)含聚污水中的油分，得到弱極性組分F1和強(qiáng)極性組分F2；然后用石油醚沉淀及甲醇/異丙醇抽提，將兩個(gè)組分分成六個(gè)亞組分。六個(gè)亞組分的結(jié)構(gòu)組成分析及乳化性能研究結(jié)果表明，固體亞組分SF41和SF42的H/C低，相對(duì)分子質(zhì)量高，雜原子含量高，金屬鈣、鐵含量高(S

3、F42相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)4533，總雜原子含量25.3％，鈣、鐵含量分別達(dá)到2357mg.kg-1和455.8mg.kg-1)，低濃度下(<0.5g.L-1)界面活性強(qiáng)，乳化能力強(qiáng)；液體亞組分SF1和SF31酸值高(SF31酸值高達(dá)23.9mgKOH.g-1)，界面活性和乳化能力均較強(qiáng)；黏稠液體亞組分SF32和SF2酸值較低，界面活性和乳化能力相對(duì)較弱；各亞組分按界面張力由小到大排序?yàn)椋篠F42≤SF41

4、2。 孤二聯(lián)含聚污水中酸性物質(zhì)以石油酸和降解HPAM為主，降解HPAM約占酸性物質(zhì)的30％；孤二聯(lián)含聚污水中的輕質(zhì)石油酸以單環(huán)環(huán)烷酸、四環(huán)環(huán)烷酸和脂肪酸為主，其中環(huán)烷酸的含量遠(yuǎn)大于脂肪酸的含量。脂肪酸以C16和C18為主，單環(huán)環(huán)烷酸以C14～18為主，四環(huán)環(huán)烷酸以C18～21為主；孤二聯(lián)含聚污水中降解HPAM水解度為30.1％，相對(duì)分子質(zhì)量為2.26×106。 孤二聯(lián)含聚污水比孤五聯(lián)含聚污水穩(wěn)定性強(qiáng)的原因是污水中HPAM

5、含量及三氯甲烷萃取物含量高，而且高酸值亞組分SF31的含量高。污水中HPAM與強(qiáng)極性亞組分SF31、SF42有很強(qiáng)的相互作用，當(dāng)HPAM質(zhì)量濃度大于200mg.L-1，亞組分SF31與SF42質(zhì)量濃度的比值在3～10之間時(shí)，含聚乳狀液的穩(wěn)定性很強(qiáng)；HPAM、強(qiáng)極性物質(zhì)、無(wú)機(jī)固體顆粒是含聚污水中懸浮物的重要組成成分，無(wú)機(jī)固體顆粒質(zhì)量濃度在0～50mg·L-1范圍內(nèi)，對(duì)乳狀液的穩(wěn)定作用很強(qiáng)；HPAM的鹽敏效應(yīng)導(dǎo)致鹽質(zhì)量濃度超過(guò)1800mg·

6、L-1后，乳狀液的穩(wěn)定性增強(qiáng)，鹽質(zhì)量濃度超過(guò)7000mg·L-1以后，zeta電位變成正值；因此，含聚污水不易用聚鋁等以電中和作用為主的絮凝劑進(jìn)行處理。 對(duì)于不含聚的模擬乳狀液，水處理劑PAC、PDMDAA、PAMAM系列都具有較好的處理效果，但HPAM的鹽效應(yīng)導(dǎo)致具有一定陽(yáng)離子度的高相對(duì)分子質(zhì)量處理劑CPAM-1與污水中較大相對(duì)分子質(zhì)量HPAM在較寬的濃度范圍內(nèi)都有很強(qiáng)的協(xié)同破乳絮凝作用；高相對(duì)分子質(zhì)量、強(qiáng)極性亞組分SF42與

7、HPAM共同穩(wěn)定的乳狀液比弱極性亞組分SF2所穩(wěn)定的乳狀液更難處理；CPAM-1與污水及采出液劇烈混合時(shí)處理效果更好，污水中浮油與CPAM-1有協(xié)同除油效果，適合在井排加藥，提高處理效果，減少污油的產(chǎn)生。 研發(fā)了針對(duì)孤二聯(lián)和孤五聯(lián)含聚污水處理的復(fù)合陽(yáng)離子處理劑FX-02和FX-05。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)取得了明顯的效果，孤二聯(lián)和孤五聯(lián)外輸污水油含量分別由試驗(yàn)前的平均2700mg·L-1和950mg·L-1降為平均180mg·L-1和144m