原位生成氢氧化镁对三元昨合驱采出水处理效果研究

摘要

近年来，为了提高原油开采率和满足我国石油需求量，强化采油技术在各大油田中得到推广应用。其中三元复合(ASP)驱采油技术更是表现出了优异的驱油能力，但也使得油田采出水的性质发生较大变化。由于三种驱油剂的残留，三元复合驱采出水乳化程度增强，传统处理技术并不能满足油田废水回注或排放的需求。所以针对三元复合(ASP)驱采出水新处理技术的研究已成为广大学者们亟待解决的课题。本文利用原位生成氢氧化镁(IFM)技术实现ASP驱采出水中乳化油的高效去除。IFM则是通过湿沉淀法直接在ASP驱采出水中得到，在IFM发生沉淀的同时有效地去除水中乳化油。本文具体研究了投加量、接触时间、pH、驱油剂三组分浓度、反应温度和初始含油量等因素对采出水中乳化油处理效果的影响，对IFM和IFM吸附油珠后沉淀物(IFM-EOs)进行一系列表征（显微照片、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术和傅立叶红外光谱），并结合zeta电势的测定和Visual MINTEQ化学平衡模拟软件探究吸附机理。研究结果表明:
　　(1)本文比较了三种投加方式对模拟ASP驱采出水中乳化油去除效果的影响。研究结果表明与异位生成氢氧化镁相比，原位生成氢氧化镁(IFM)具有极高的表面自由能、巨大的比表面积和活跃的吸附位点，对ASP驱采出水中乳化油表现出高效的处理效果。
　　(2)本文考查了吸附剂投加量、接触时间和pH等实验因素对采出水中乳化油去除效果的影响。当MgCl2投加量为1g/L，接触时间为8min，平衡pH为11.0时，除油效率可达99％，水中残余含油量就可降低至5mg/L，已达到低渗透层回注水标准(5mg/L)和石油化工行业废水一级排放标准(5mg/L)。
　　(3)pH对本实验体系有着显著的影响，在高pH值时，先加OH-体系和先加Mg2+体系中采出水处理效果出现差异。结合Visual MINTEQ化学平衡模拟软件分析镁离子在碱溶液中的化学存在形态，结果表明MgOH+和Mg(OH)2的协同作用在采出水中乳化油的去除过程中起着至关重要的作用。
　　(4)IFM对乳化油的去除过程主要依赖于IFM和界面活性物质通过静电引力、氢键等作用力发生吸附。在ASP驱采出水稳定性被提高的前提下，高效的除油效率依然能够得到。显微照片、SEM、TEM、XRD和FT-IR等表征手段也证明油珠、表面活性剂WPS和聚合物HPAM等由于静电引力、网捕等相互作用被吸附在IFM上。
　　(5)考察了不同温度(293、313和333K)下采出水初始含油量对除油效果的影响，并利用Freudlich和Langmuir吸附等温模型对实验数据进行拟合。研究表明IFM对乳化油的吸附并不是单一的放热或吸热反应，这与油水界面上存在的WPS和HPAM浓度有关。293K时，IFM对乳化油的饱和吸附量可高达10959mg/g。
　　(6)循环实验证实HCl可有效地实现吸附剂的再生与原油的脱附及回收。IFM-EOs沉淀物经酸溶后原油以浮油的形式处于上层，可进一步回收;下层溶液则为Mg2+，可将Mg2+溶液再次加入到采出水中从而实现IFM的再生。第五次循环时，再生IFM对采出水中乳化油的去除效果仍可达到91％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 三元复合驱采出水概述

1．2 三元复合驱采出水稳定机理

1．3 三元复合驱采出水处理技术研究现状

1．4 氢氧化镁简介

1．5 课题的背景及研究内容

1．5．1 选题背景及意义

1．5．2 本课题的研究内容

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．2 研究方法

2．2．1 模拟ASP驱采出水的配制

2．2．2 吸附试验

2．2．3 油珠粒径的测定

2．2．4 含油量的测定方法

2．2．5 Zeta电位的测定

2．2．6 处理剂回收重复试验

2．2．7 表征

第三章 结果与讨论

3．1 表征

3．1．1 显微镜照片

3．1．2 TEM和SEM

3．1．3 XRD图谱分析

3．1．4 FT-IR图谱分析

3．2 Mg2+投加量对采出水处理效果的影响

3．3 接触时间对采出水处理效果的影响

3．4 pH对采出水处理效果的影响

3．5 驱油剂三组分对采出水处理效果的影响

3．5．1 WPS对采出水处理效果的影响

3．5．2 HPAM对采出水处理效果的影响

3．5．3 NaOH对采出水处理效果的影响

3．6 吸附等温线

3．7 油的回收与吸附剂的再生

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文