高温下高盐油田污水脱盐处理阻垢技术的研究

摘要

油田用水结垢一直以来是一个很难避免的问题，严重的结垢现象会大幅增加油田生产过程中开发的成本。
　　本文针对胜利油田大部分富余污水盐度高（含盐质量分数1％-4％）、有机成分复杂（含有大量石油烃类和各种化学助剂）的特点，开展高盐油田污水脱盐处理预除硬阻垢技术研究工作，优选出在高温条件下能保持较高阻垢效率的高性价比的阻垢剂，有效控制机械压缩蒸发脱盐工艺处理高盐油田污水设备中的结垢问题，延长设备使用寿命，为高盐油田污水的资源化回用提供技术支持。
　　本文在采用化学分析和仪器分析法分析高盐油田污水的化学组成和钙镁含量的基础上，采用碳酸钙结垢趋势预测中的Davis-Stiff饱和指数法和Ryznar稳定指数法对新疆油田含油污水的结垢趋势和垢盐组成进行预测，为高效阻垢剂的筛选提供理论指导。然后根据高盐油田污水的水质特点，对市场上常用的商品化阻垢剂进行筛选，选择在机械压缩蒸发脱盐工艺处理高盐油田污水中有应用潜力的阻垢剂产品，采用国家标准静态阻垢法进行阻垢剂的性能评价与阻垢剂的优选，优选出高性价比的阻垢剂。并通过改变加热温度、加热时间和阻垢剂的投加量等条件，研究加热温度、加热时间和阻垢剂的投加量对优选出的阻垢剂阻垢效果的影响情况，确定出阻垢剂的最佳应用条件和参数。同时采用化学分析方法和现代分析仪器（如扫描电镜、和X-射线能谱仪等）通过分析阻垢剂的增溶作用、垢样的形貌、垢样的粒度分布和垢样的晶相组成等，探讨阻垢剂的阻垢机理。此外，本文还对石膏晶种添加法阻垢进行了初步的研究。
　　结果表明，所采用的新疆油田含油污水在80℃和100℃的温度下具有结垢的趋势，且100℃时有更加严重的结垢趋势。对六种常用阻垢剂进行筛选研究发现，阻垢剂SQ-1211在高温条件下明显具有更好地阻垢效果。对新疆油田含油污水，阻垢缓蚀剂SQ1211投加量10 mg/L时，80℃时阻垢率高达91％。对模拟高盐废水的阻垢实验表明，在钙离子浓度高达1600 mg/L的情况下，阻垢缓蚀剂SQ1211的最佳投加量为11 mg/L，在80℃、pH=8时，阻垢率可达90.7％。此外，阻垢剂的投加在高温的条件下可有效的减缓阻垢过程。当高盐废水中加入阻垢缓蚀剂SQ1211以后，由于阻垢剂吸附到碳酸钙垢晶体表面的活性增长点上，干扰了晶体的正常成核与生长，导致其晶格发生畸变，使霰石成为了碳酸钙垢晶体的主要晶型。与方解石相比，霰石的分散性更高，更加的不稳定，所以形成的水垢更容易溶解在水中被水流带走，从而起到阻垢的效果。采用石膏晶种添加法，对模拟新疆油田含油污水在高温蒸发过程中成垢离子结晶的影响实验表明，当无水硫酸钙的晶种投加量为10g/L，停留时间10h时，在静态和动态蒸发的过程中所得的晶种体积均最大，能起到最好的阻垢效果。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 本论文的研究背景、目的及意义

1．2 本论文的研究内容及创新之处

1．2．1 研究内容

1．2．2 创新之处

第二章 文献综述

2．1 油田垢的危害及产生机理

2．1．1 油田垢的危害

2．1．2 油田垢的结垢机理

2．2 阻垢剂

2．2．1 水垢的控制方法

2．2．2 常用的阻垢剂类型

2．2．3 阻垢剂的阻垢机理

2．2．4 阻垢剂的阻垢性能测定方法

2．2．5 阻垢效果的影响因素

2．3 硫酸钙垢

2．3．1 硫酸钙垢的特点及危害

2．3．2 硫酸钙垢形成的机理

第三章 高盐油田污水用阻垢剂的初步筛选研究

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 高盐油田污水结构趋势预测

3．2．2 六种阻垢剂的筛选研究

3．2．3 效果最佳阻垢剂的投加量优化实验

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 高盐油田污水结构趋势预测

3．3．2 六种阻垢剂的筛选研究

3．3．2 阻垢剂SQ-1211的投加量优化实验

3．4 小结

第四章 阻垢缓蚀剂SQ1211阻垢效果的影响因素研究

4．1 实验材料与仪器

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 阻垢剂投加量和反应温度对阻垢效果的影响

4．2．2 加热时间对试验溶液中钙离子浓度的影响

4．2．3 pH值对阻垢效果的影响

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 阻垢剂投加量和反应温度对阻垢效果的影响

4．3．2 加热时间对试验溶液中钙离子浓度的影响

4．3．3 pH值对阻垢效果的影响

4．4 阻垢缓蚀剂SQ1211现场效果试验

4．5 小结

第五章 阻垢缓蚀剂SQ1211阻垢机理的研究

5．1 实验材料与仪器

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验仪器

5．2 实验方法

5．2．1 碳酸钙的制备与收集

5．2．2 扫描电子显微镜分析

5．2．3 X射线衍射分析

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 添加阻垢缓蚀剂SQ1211前后碳酸钙垢的扫描电子显微镜分析

5．3．2 添加阻垢缓蚀剂SQ1211前后碳酸钙垢的X射线衍射分析

5．4 小结

第六章 石膏晶种添加法在高温条件下对结垢的影响

6．1 实验材料与仪器

6．1．1 实验材料

6．1．2 实验仪器

6．2 实验方法

6．2．1 停留时间和晶种投加量对无水硫酸钙结晶的影响

6．2．2 蒸馏过程中晶种投加量对粒度分布和粒径的影响

6．3 实验结果与讨论

6．3．1 停留时间对无水硫酸钙结晶的影响

6．3．2 晶种添加量对无水硫酸钙结晶的影响

6．3．3 蒸馏过程中晶种投加量对粒度分布和粒径的影响

6．4 小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间学术成果