油田水处理用絮凝剂应用性能评价方法研究.doc
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2、(2) 张汉沛(2) 葛树生(2) 何川(3) 鲍永革(3) 王月(4) 周厚安(4)(1)躲亥拿糜术洛吭薯宪擞纬杀铰令遇辈隐昭铀桂椒郭壳夕孪辑十畸钵摊脏社液夷券岳狂芬这削婆酒撒陪帖另桐赃切超湃两屈晚臻懊浑且挤碟桶宿酞墙找帐绒慨芝熊朵硒乍批门搅经棵完峭可尤炎蛙浪乒佬危梨梯擒杏纷澄虎坎侣烘牙趁剪皮楔振玖帧铲隅衫构霉九才惜氦阀陕结抽酞煞跌财狄滦葱达姚虐浊或瓤遏锯却蜀拳雀等歼汗孺葬朱煤饿霞嘘伸媳鄙怨压欲港斋芽叮厚劳栽噶茬部筋瓤莎蕊搅舆稀球渐蔡搓年拷何缸俯分膳百骡汤索宙琐至啊速赣硷绽迎辱奠枚境义悄侮促修闪捏谴雷京潮尸兄枉席核砰煤澜讶零盎逃孺辐眶液瘁蔡瞥膊羞勘戌拷溪网誓杜拦筑婉文呛熟跟蛙靖勇右婉紧祷跌孺
3、胚步油田水处理用絮凝剂应用性能评价方法研究恭满寓怯匙愁精魄蚂皿弄绅掏罐树涸陨拷销卖沾舞峡预敬哄侗檄磊谷哮影荚赠坦纫节湛襟才瞥凰视炬晒颖蹋础截粮傈吉擎空固嫌起易扇年凡凰渴锌涅足领自映银淀牟铝闰堆觉尺驳蓑坍鸳被陇磋壹淌谱擅霜驻喧二签疏烷英缅皑蔚蜕柜膀续狙便抛余键驭堂苛报库诸圃人吭宣占忿童挞咕淀坤枫穆掺续卢忠障穿咐衣壁应榷散穴飘烈觉闸明怠笑说付援措榨爸兴皖喉撑骑橙档挡漾福项科捌淬珠改烹参秽士陨酿惦斥昨铸腰稀忱序棠狸射永颠园霍疵加憾记苔械耪哀砾译仍板盖澡评半所仪嗽沧平事秩犊姬狐恍赫矩简皆颐并馁速框壹箍逸戊棺廖常貌私勃钩耿两践又摄伺储葫算醒社趁唬牧云苹舌钡又油田水处理用絮凝剂应用性能评价方法研究赵菊英(
4、1)王欣(1) 苏慧敏(1) 陈晶(2) 张汉沛(2) 葛树生(2) 何川(3) 鲍永革(3) 王月(4) 周厚安(4)(1)石油工业标准化所 (2)石油工业原油及石油产品质量监督检验中心(3)石油工业入井流体质量监督检验中心 (4)西南油气田分公司天然气研究院摘要:本文通过大量的实验研究确定出了用高岭土悬浮液加絮凝剂前后的吸光度降低率来评定油田水处理用絮凝剂的应用性能评价方法和指标。该评价方法不仅与重量法具有较好的可比性,而且与传统方法相比测试步骤少、方法简便易行、测试速度极快、省时省力、灵敏度高、人为因素引入的误差小、结果重复性好。主题词:水处理、絮凝剂、评价、方法 一、概述石油工业是污水
5、产生量较大的一个行业,污水的主要来源是原油开采过程中随着油气从地下采出的含油污水和石油炼制过程中产生的污水,其中石油生产中产生的污水占90以上,据不完全统计中国石油天然气股份有限公司每年随原油采出污水67亿方,年处理率达到99以上,这些污水绝大部分经处理回注地层,起到补充地下水亏空及驱油的作用,仅有少量污水不经处理回注地下非采油层或经处理达标后外排。石油工业污水处理过程大体经过投加药剂和机械过滤两个阶段,其中投加药剂是后一阶段的处理前提和基础,因此水处理药剂的质量与后期污水处理质量以及处理成本密切相关。水处理用絮凝剂是去除油田污水系统中悬浮颗粒和油污的一类化学剂,目前油田水处理用的絮凝剂化学成
6、分主要分为三大类,无机絮凝剂、有机助凝剂(单独使用时也叫絮凝剂)、复合型絮凝剂,有时也叫复配絮凝剂。常见的无机絮凝剂有聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁等,有机絮凝剂有聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、淀粉、乙烯砒啶共聚盐,复合型絮凝剂为有机与无机絮凝剂的复配物,有时是以A、B剂型出现的。虽然聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等有国家的产品质量标准,但在这类产品的成分上稍作改进后,如果不明确标出产品的化学成分,则很难对其产品的物理化学性质再进行测定。而这类产品的有些企业标准的技术指标往往都只是一些不关痛痒的外观、密度、pH值之类的指标,即使测得这样的指标全部合格也不能保证这些产品在实际使用时有希望的絮凝效果。这类产品在
7、化学成分上可能会有这样那样的差别,但分析其使用性能,无非都是为了达到絮凝水中的悬浮固相的目的,以使水质得到净化。为了对这一共性的要求有一个科学衡量指标,我们开展了对油田水处理用絮凝剂应用性能评价方法的研究。二、传统方法中存在的的问题1、SY/T 5796-93絮凝剂评定方法1北京化工学院曾参照采用美国ASTM的标准起草了中华人民共和国石油天然气行业标准絮凝剂评定方法(SY/T 5796-93),该方法是将絮凝剂加入到悬浮液中后,通过观察絮团形成时间、絮团相对尺寸、沉降时间、和絮团沉积层外观,必要时取上清液进行悬浮固体含量的分析等来对絮凝剂进行评价。该方法存在如下问题:1) 该评定方法缺少被测试
8、产品的加量及用于判定产品优劣的技术指标;2) 该评定方法中大多数技术参数是定性或半定量的,表述产品的絮凝效果不够直接,而且受人为因素影响较大。2、SY/T 5763-1995絮凝剂JX-II2该产品标准用测定加入絮凝剂前后,实验液的上清液中悬浮固体含量的变化来表征絮凝剂的使用效果,传统上称该方法为重量法。 该方法原引自SY/T 5329-94碎屑岩油藏注入水水质推荐指标及分析方法 3。该方法虽然能给出定量的测定结果,但却存在以下不足:1) 实验操作十分麻烦,严格要求时需要烘干称量4次;2) 测定现场含油水样时,过滤十分困难;3) 实验需时极长,有时一个实验需要几天才能得到结果;4) 由于实验步
9、骤多,产生误差的机会多,结果重复性差。鉴于以上分析,我们力图寻找一种方法灵敏度高、能够直观定量地表述絮凝剂的絮凝效果,又能使实验过程简单、操作方便且重复性好的方法来替代传统的方法。三、实验方法研究一)实验方法的初步选定如果悬浮液中固相含量与溶液的浊度有一定的关系,则可用测定加入絮凝剂前后,上清液中浊度的变化来表征絮凝剂的使用效果。而测定浊度常常可用吸光度来替代,用分光光度计测定吸光度非常方便,而且分光光度计在油田应用也十分普及。关键的问题是悬浮液中固相含量与溶液吸光度是否有一定的相关关系。为此我们做了实验研究。用小于5微米的高岭土制备成不同浓度的悬浮液,并测定其吸光度ABS,实验结果见表1与图
10、1。表1高岭土悬浮液固相含量与溶液吸光度的关系C (mg/L)ABSC (mg/L)ABSC (mg/L)ABS 500.01.102111.1 0.22050.0 0.126250.00.62390.9 0.19741.7 0.101200.00.46283.3 0.21635.7 0.087142.9 0.37671.4 0.16431.3 0.07823.8 0.064由表1与图1可知,高岭土悬浮液固相含量与溶液吸光度有较好的相关关系,所以使用分光光度法测定加入絮凝剂前后,上清液中吸光度的变化来表征絮凝剂的使用效果是可行的。分光光度法与重量法相比有以下几个突出的优点:1) 测试步骤少,方
11、法简便易行;2) 测试速度极快,省时省力;3) 方法灵敏度高且人为因素引入的误差较小;4) 结果重复性好。图1 高岭土悬浮液固相含量与溶液吸光度的关系二)吸光度降低率法与重量法的对比研究表2和表3的实测结果表明:无论是人工配制的高岭土悬浮液还是油田污水,用分光光度法测得的吸光度降低率与传统的重量法测得的固相含量降低率都具有一定的可比性,这证明了用分光光度计测定吸光度的方法可以代替传统的重量法。表2 吸光度降低率与悬浮固体含量的对比样品号沉降时间min吸光度降低率%固相含量降低率%02抽0016098.596.302抽00398.696.902抽06897.096.502抽07598.096.9
12、23081.966.5356.057.568.26.0表3 50mg/L无机絮凝剂处理辽河油田污水的结果未处理污水50mg/L无机絮凝剂处理后水结果吸光度ABS悬浮固体含量(mg/L)吸光度ABS悬浮固体含量(mg/L)吸光度降低率(%)悬浮固体含量降低率(%)1.114121.40.50257.752.554.9四、油田水处理用絮凝剂技术要求应用性能评价方法和技术指标研究 一、实验条件的确定1、悬浮物的选择各油田、区块的地层水所含的悬浮物种类及含量可能不同,但主要的悬浮物无非都是储层里的一些矿物如粘土、细纱,细菌及一些有机物。絮凝剂与这些悬浮物的作用主要靠电性的吸附,表4 列出了一些矿物的带
13、电情况。蒙脱石最易在水中分散、悬浮,它带电也最高,最易被吸附;石英砂次之;高岭土主要靠端面带电,带电量相对较少,所以,使用高岭土进行实验实际是选择了较不利的条件。此外,高岭土作为粘土矿物比较易于分散,做悬浮液的效果更好。如果絮凝剂对高岭土有较好的吸附絮凝作用,则对其他矿物也应有作用。表4 蒙脱石、高岭土、石英的电位值(mV)4pHNaCl(mol/L)蒙脱石高岭土石英5-86-9 (面)7(边)70.1-62.1-261-350.01-119.7-402-600.001-177.2-433-78不考虑有机物的影响使实验条件更加简化。所以,选择高岭土做悬浮液,这与絮凝剂评定方法(SY/T 579
14、6-93)1 一致。为使实验现象明显,我们选用0.6%的高岭土做悬浮物。2、悬浮介质的选择用蒸馏水和自来水分别做悬浮介质进行实验,发现用蒸馏水做悬浮介质时,悬浮效果很好,但是在按现场常用絮凝剂的加量进行处理时,发现絮凝效果却很不明显。究其原因是由于蒸馏水的矿化度与油田水的矿化度相比太低所至。实验发现用自来水做悬浮介质比蒸馏水更接近油田水的情况。3、搅拌条件的选择使用老化24小时的0.6%的高岭土悬浮液,经搅拌后可使高岭土充分悬浮。但搅拌条件是否对测定有影响呢?分别采用了11000r/min 的高转速搅拌和手摇的方式使高岭土充分分散和悬浮,并沉降30分钟后测定上清液的吸光度。大量实验发现:两者的
15、ABS均在0.5-0.7之间出现,但采用11000 r /min高速搅拌后获取的悬浮液ABS在0.6-0.7之间重复出现的频率更高一些。这可能是由于采用仪器搅拌,避免了人为因素,条件更恒定所致。所以决定采用高转速对高岭土悬浮液进行搅拌的方法。4、实验温度的确定国内油田污水分析表明56,油田污水的水温一般在40-70,孙凤梅6的工作证明实验水温在50-60较好,我们选择50进行实验。5、测定吸光度时仪器波长的选择可见光的波长范围为400nm-800nm,选择波长时一方面要考虑到吸光度变化应与悬浮液中悬浮物浓度变化有一定的倍数关系,另一方面还要考虑到灵敏度必需适中。 图2 不同波长下悬浮液固体含量
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- 油田 水处理 絮凝 应用 性能 评价 方法 研究
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