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摘要:通过单因子试验,分析了油田配聚污水中 Na +、K +、Ca2+、Mg2+、Fe2+以及 S2-单独作用时对水解聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)黏度的影响。试验结果表明,上述离子均会造成 HPAM 溶液黏度下降,其中 Fe2+的影响最为显著,二价阳离子的影响强于一价阳离子。通过红外光谱和扫描电镜试验结果分析,得出Na +、K +、Ca2+、Mg2+对 HPAM 黏度的影响是由正电荷屏蔽 HPAM 分子羧酸基上的负电荷,造成聚合物大分子卷曲引起的。Fe2+则是由还原性引发自由基链式反应,造成 HPAM 分子链断裂,从而使 HPAM 黏度下降。...
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:油田回注水中含有大量S2-,其会降低聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的黏度,进而影响驱油效果.采用化学氧化法去除油田污水中的S2-,探讨了KMnO4、H2O2和NaClO对S2-的去除效果,考察了油田污水中S2-经氧化去除后聚合物黏度的恢复情况.实验结果表明,3种氧化剂均能有效去除油田污水中的S2-,提高聚合物黏度.经过安全性、方便性、性价比的对比,发现KMnO4既能快速有效地去除S2-,改善聚合物黏度,且使用方便,价格合理,是最优氧化剂....
摘要:油田回注水中的二价铁离子会降低部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的黏度。采用化学氧化法去除油田污水中Fe2+,试验了双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾对Fe2+的去除效果,并考察了Fe2+去除后HPAM黏度的恢复情况。实验表明,3种氧化剂皆能快速去除油田污水中的Fe2+,并有效改善Fe2+造成的聚合物黏度损失。经过使用安全性、方便性和性价比对比,发现固体次氯酸钠不仅能快速有效地去除Fe2+,改善聚合物黏度,且价格合理,使用方便,是最优的氧化剂。...
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:在PVA-海藻酸钠复配包埋固定化过程中分别加入活性炭、硅藻土、淀粉等吸附剂对固定化微球进行改性,以提高对胜利原油的降解效果.通过正交试验考察了PVA质量分数、CaCl2质量分数、吸附剂质量分数及反应时间对固定化微球原油降解率的影响,确定了最佳制备条件,测定了固定化微球的弹性系数、破碎率和渗透率,并进行了BET和SEM表征.结果表明,将活性炭等吸附剂与传统的包埋材料联用,可以制得具有较好弹性、渗透性和较低破碎率的固定化微球.固定化微球的原油降解效果均明显优于游离菌....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:分别测定了3种不同氧乙基(EO)数的十六烷基聚氧乙烯醚磺酸钠C16EnSO(n=3,5,7)水溶液的表面张力、临界胶束浓度、界面张力、乳化能力及模拟驱油率;利用Klett光电比色仪评价了表面活性剂水溶液的乳化能力.结果显示,随着EO数的增加,C16EnSO的表面活性呈单调型变化,而界面张力、润湿力、乳化力、模拟驱油率呈类似V型变化;C16EnSO及C16EnSO水溶液与胜利孤东原油间的界面张力达到10-2mN·m-1数量级,但EO数大于7后,界面张力明显升高;界面张力越低,润湿及乳化能力越好,相应地模拟驱油率越高,但润湿及乳化能力对模拟驱油率的影响程度似乎高于界面张力....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:通过对胜利馏分油的磺化制得一种石油磺酸盐(SHL-PS),并采用IR和ESMS对其结构和相对分子质量分布进行了表征,分别测定其表面性能和油水界面张力.结果显示,SHL-PS的相对分子质量分布集中在190~600,γcmc为32.04 mN·m-1,cmc为8.88 mg·L-1;与孤东原油的界面张力在低质量分数(0.1%-0.2%)下即可达到超低界面张力(<10-2mN·m-1);其最佳矿化度约为10 g/L,与胜利地层水基本相当;石油磺酸盐/C1416 α-烯基磺酸钠(SHL-PS/C1416AOS)和石油磺酸盐/十八醇聚氧乙烯醚磺酸钠(SHL-PS/C18E3SO)复配体系均可将界面张力降低到10-3mN·m-1数量级,但机理有所不同....
摘要:通过测量模拟油水乳状液电导率的方法表征乳状液的稳定性,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度、乙醇助剂浓度对O/W型和W/O型乳状液电导率变化的影响,探讨了二元复合体系中,聚合物对乳状液稳定性影响.结果表明,与传统的摇管看界面测量乳状液稳定性方法相比,测定电导率的方法能解决油水界面不清晰、读数不准确的问题;并发现SDBS浓度的增加,会使O/W型原油乳状液稳定性减小,但有利于W/O型乳状液的稳定;加入聚合物能增强O/W型乳状液稳定性,但将减弱W/O型乳状液稳定性....
摘要:提出了一种新的通过测量油滴粒径变化来表征油水乳状液动态特性的方法,采用粒度分析仪测量了不同体系模拟油水乳状液油滴粒径的变化.比较了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)和乙氧基化烷基硫酸钠(AES)所形成模拟乳状液的动态特性,测定了聚合物和乙醇在复合体系中对乳化过程的影响,并初步探讨了作用机理.结果表明:该方法不仅可以反映出不同体系的油水乳化速度,而且可以比较乳状液中油滴的粒径大小及其随时间变化的规律,这对于研究实际驱油过程中乳状液的形成和稳定具有重要的意义....
摘要:针对化学驱油技术应用过程中各类油田助剂的广泛使用,油田采出污水处理难度逐渐加大,污水水质逐年变差的特点,研制了适用于油田聚合物驱采出液处理的新型污水处理剂SCL-1.室内研究显示,污水中的化学耗氧量、金属离子、矿化度以及悬浮物和原油等因素对聚合物溶液均具有不同程度的降粘作用.通过分子改性技术,SCL-1药剂克服了聚合物驱采出污水处理中污水粘度高、乳化程度深、油水分离阻力大等技术难点.注聚合物区现场试验结果显示,污水处理剂SCL-1具有显著的综合处理能力,在油田注聚合物区具有很高的推广应用价值....
摘要:采用分子动力学模拟研究了气液界面上钙离子对阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠单层膜聚集结构的影响.结果表明,单层膜结构与表面覆盖度及Ca2+离子存在与否均有关系.Ca2+离子能够压缩表面活性剂极性头使聚集结构排列更加紧密,均力势体现了Ca2+离子与极性头之间的结合能力强弱,二者之间的相互作用与稳定的溶剂分离极小值有关,而Ca2+离子需要克服一个溶剂能障才能与之发生相互作用,并引起极性头周围水分子结构的重排.模拟表明,分子动力学方法可以在分子水平上研究无机盐离子对表面活性剂单层膜水化结构的影响,解释无机盐离子在界面膜中的动力学行为....
[博士论文] 马宝东
环境工程 山东大学 2014(学位年度)
摘要:油田注水开发中后期大量污水产生,目前胜利油田油井产液量为86.7×104m3/d,综合含水92%,产水量为79.8×104m3/d。从地下采出的油田污水均需再次回注地下油藏用于驱替原油,从而实现污水的循环再利用。
  从地下采出的污水中含有原油、固体悬浮物、细菌以及大量的无机盐,在油田污水回注过程中主要存在两个方面的问题:一方面由于中低渗透油藏储层物性差、渗透率低、微孔隙发育、渗流阻力大等原因,在油田污水回注过程中普遍存在水井注水压力高、注水量小和水驱采收率低等问题。采用表面活性剂提高油田污水回注率是补充地层能量,提高油井产能的新方法。表面活性剂通过改善油/水界面和岩石/水界面活性,提高油水两相在地层中的渗流能力,降低污水回注压力,增加污水回注量。该研究在减少污水外排,实现污水注采良性循环以及中低渗油藏高效开发等方面具有重要意义。
  另一方面污水是导致化学驱油体系中聚合物溶液粘度损失的主要原因。在化学驱油过程中,通过投加大量的聚合物增加注入水粘度是提高原油采收率的主要手段。然而,污水中各种复杂的化学组分对聚丙烯酰胺分子的降解作用导致聚合物溶液在配制和注入过程中溶液粘度下降,驱替相的流度控制能力变差,驱油效率降低,进而限制了该项技术在油田的推广应用。
  本文在大量文献调研和文献分析基础上,从界面力学研究入手,分析油水两相在地层微孔隙中的渗流阻力和渗流特征;通过扫描电镜技术分析聚丙烯酰胺分子链的空间构象,研究聚丙烯酰胺分子降解机理。探索表面活性剂提高污水回注量及其驱油效率的内在机制,为实现油田污水循环再利用和中低渗油藏高效开发提供理论指导。主要研究内容及结果如下:
  1.采用物理模拟实验技术和核磁共振技术,分析了水驱油过程中的毛管阻力、贾敏效应、岩水界面摩阻和水驱毛管数与表面活性剂物化特性的相关性。
  研究结果表明,在水驱油过程中,用于提高低渗油藏注水能力的表面活性剂并非界面活性越高越好。在史深100油藏条件下,当活性剂体系将油水界面张力降至4×10-2~2×10-2mN/m时,注水压力降幅最大达到75%。
  2.合成并提纯了不同种类阴离子表面活性剂,并分别测定了其主要物化性能,包括表面活性剂的表面张力(γcmc)、临界胶束浓度(cmc)、界面饱和吸附量、pC20、表面压、Gibbs吸附能。研究结果表明:(1)对于单一体的阴离子磺酸盐类表面活性剂,仅石油磺酸盐(SHL-PS、KAQ-PS)、C2024AOS、C18AESO-3可以在较短时间内使动态界面张力瞬时达到10-3mN·m-1数量级,甚至10-4mN·m-1数量级,平衡界面张力维持在10-2mN·m-1数量级。其它表面活性剂因亲水性较强,因此油水界面张力较高,一般分布在10-1mN/m或更高数量级。(2)在以C2024AO5为主的二元体系中,按协同增效作用从小到大的排列顺序为:C2024AOS/C1416AOS<C2024AOS/C16AESO-3<C2024AOS/Dow8390,由此可初步认为:亲水基体积小的阴离子表面活性剂与亲水基体积大的阴离子表面活性剂的协同增效效果相对较好,而两种亲水基体积小的阴离子表面活性剂之间协同增效效果不明显。(3)在以石油磺酸盐为主的二元体系中,在C1416AOS/SHL-PS复配比例为1∶19时,产生了较强的协同效应,其动态界面张力始终维持在10-3mN/m;不同EO数C18AESO均可以与SHL-PS发生协同增效效应,将界面张力降低到10-3数量级,三者瞬时最小动态界面张力的大小顺序为C18AESO-3<C18AESO-5<C18AESO-7。鉴于C18AESO与C1416AOS的亲水性大小和分子结构具有显著的不同,推断两个复配体系在降低界面张力的机理上是有所差别的。
  3.考察了几组阴离子表面活性剂及复配体系的物化性能(γcmc、cmc)与应用性能(界面张力、乳化性能、油膜粘附功、岩石润湿性、洗油率)之间的相关性。研究结果表明:(1)对于不同种类的磺酸盐表面活性剂,总体来看,临界胶束浓度越低,界面张力亦较低,二者大体上呈正相关性。(2)不同表面活性剂水溶液的表面张力与其界面张力间无明显的关联。(3)降低临界胶束浓度,有利于提高乳化性能,但不同系列表面活性剂的临界胶束浓度与乳化指数之间无明确的对应关系。适度增加疏水链长度,有利于提高乳化力;EO数增加,不利于乳化。(4)表面活性剂的表面张力与乳化性能无相关性。(5)不同系列表面活性剂水溶液的表面张力与接触角、粘附功基本上呈正相关性,即在同一亲油固体表面上的接触角随表面张力降低而减小,但分子结构不同,润湿反转的能力不同。(6)表面活性剂的临界胶束浓度与油膜粘附功及润湿性之间无相关性。(7)对于亲油表面而言,界面张力和乳化对洗油率的影响程度不及润湿性。换言之,当润湿性处于中性润湿状态时,驱油效率最高。(8)较低的界面张力、较高的乳化能力和中等润湿状态均有利于提高驱油效率,且三者的贡献具有加合性。(9)不同分子结构的表面活性剂对原油和石蜡的洗脱能力明显不同。脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂能有效洗出原油中的芳烃类组成,而对石蜡类物质的洗脱能力较低,Dow8390对石蜡的洗脱能力较高。
  4.采用单因素分析法系统研究了油田污水中的各水质参数对聚合物溶液粘度的影响。采用正交实验分析法研究了各水质参数在降低聚合物溶液粘度过程中的协同作用以及影响聚合物溶液粘度的主要水质参数。研究结果表明:(1)油田污水中含有大量的金属离子,这些金属离子对聚合物溶液粘度具有不同程度的影响,阳离子对聚合物溶液粘度的影响程度由大到小的为Fe2+>Fe3+>Ca2+、Mg2+>Na+、K+。(2)油田污水中的Fe2+、S2-等离子具有还原性,这种离子对聚合物溶液粘度的影响远大于其它离子,它们对聚合物溶液的粘度的影响与溶解氧的存在有密切的关系。在密闭条件下,Fe2+、S2-对聚合物溶液粘度的影响较大;当的溶解氧一定浓度时,污水中的Fe2+、S2-大幅度减少或消失。
  5.采用红外光谱和扫描电镜分析方法,探讨了污水降低聚合物溶液粘度的机理。研究结果表明:(1)Na+、K+、Ca2+、Mg2+引起聚合物溶液粘度下降的原因是Na+、K+、Ca2+、Mg2+所带的正电荷,具有屏蔽聚丙烯酰胺分子羧酸基上负电荷的能力,从而使聚丙烯酰胺分子发生去水化作用,分子链收缩,导致聚合物溶液粘度降低,其中Ca2+、Mg2+因为具有较多的电荷而且Mg2+、Ca2+易与羧酸基相结合且不易电离,导致聚合物溶液粘度降低程度更大。(2)Fe2+对聚合物溶液粘度的影响由Fe2+的氧化还原反应引起。它在水中与氧发生反应生成氧自由基,同时在水的存在下生成过氧化物,诱发一系列的自由基链反应,从而使聚丙烯酰胺分子链断裂,聚合物溶液的粘度降低。S2-的影响机理与Fe2+相类似。要想保持聚合物水溶液粘度的稳定性,必须改善聚丙烯酰胺分子的空间效应,增加聚丙烯酰胺分子的电荷密度,增强聚丙烯酰胺分子链节的静电斥力,增加聚丙烯酰胺分子的溶剂化作用。以增强聚合物溶液粘度稳定性为主要功能的表面活性剂配方设计可以从这三方面攻关研究。
  6.针对油田污水对聚合物溶液粘度的影响,研制了三种表面活性剂配方进行水质改性,将污水配制的聚合物溶液粘度从12.5mPa·s提高至30mPa·s以上,实现了油田污水在化学驱油单元的资源化利用。
摘要:研究了阳离子表面活性剂十六烷基氧乙烯醚羟丙基季铵盐溶液在聚四氟乙烯表面上的润湿性质,发现阳离子表面活性剂通过弱相互作用和氢键作用吸附到低能的聚四氟乙烯表面,造成PTFE-水的界面自由能(γ sl )降低,接触角随浓度增大而减小。
[硕士论文] 马宝东
化学工程 山东大学 2006(学位年度)
摘要:  胜利油区自1992年开展聚合物驱现场试验以来,常规污水处理剂对注聚区采出液的处理效果越来越差,污水对聚合物溶液粘度的影响更加显著,导致聚合物溶液在配制和注入过程中溶液粘度损失严重,限制了该项驱油技术在部分油藏条件下的推广应用。因此,注聚区采出液处理剂研究逐渐成为油田化学驱油技术的关键之一。
  针对注聚区采出液的特点和水处理的难点,在水处理剂配方设计过程中充分考虑了药剂的油水分离和破乳脱水性能,以及处理后的污水对聚丙烯酰胺溶液的影响。根据活性剂之间的协同作用原理,研制出了新型污水处理剂SCL-1。
  本文主要介绍了胜利油田注聚区污水处理及水质现状、新型污水处理剂SCL-1的配方设计、室内实验研究以及矿场应用效果评价。
  (1)注聚区污水处理及水质现状研究
  注聚区采出液中含有大量残余的聚合物,这种高分子聚丙烯酰胺导致地层采出液水体粘度升高,携带机械杂质能力增强,乳状液沉降或分层的阻力增大,油水乳化程度加剧等现象。通过对胜利油田各注聚区污水处理现状的调研,分析了目前注聚驱采出污水处理过程中存在的主要问题。
  (2)新型污水处理剂SCL-1的配方设计
  目前国内油田的化学驱油技术均采用阴离子型的聚丙烯酰胺,应用于胜利油田的阴离子型聚丙烯酰胺产品种类繁多,分子量分布在500万-1500万之间。为了避免水处理剂对阴离子型聚丙烯酰胺分子结构造成影响或破坏,在污水化学处理剂配方设计过程中始终以非离子型表面活性剂作为主要成分。另外,通过添加辅剂调整药剂的电中和能力,提高药剂分子破坏乳化油滴水化膜的效率,最终研制出了适用于含聚污水处理的新型污水处理剂SCL-1。
  (3)新型污水处理剂SCL-1的性能评价
  系统地评价了该药剂的油水分离性能、原油脱水能力、絮凝效果以及残余药剂对阴离子型聚丙烯酰胺溶液粘度的影响。
  (4)新型污水处理剂SCL-1矿场应用效果研究
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