油田采出水中油水分离机理

发布时间:2018-3-26 9:10:31

  在含聚废水的处理过程中,大部分研究人员关注的焦点是解决乳化油的破乳问题。BiaoW等和大批研究人员发现,絮凝和破乳在去除稳定的乳化油滴时至关重要,破乳是进行油水分离的有效措施,从这些研究中我们可以发现,在进行含聚废水的处理过程中,从机理角度入手研究开发油水分离的工艺是最科学的做法。但是目前含聚废水的破乳机理仍未完全被认知,还没有一项工艺可以适合所有水质状况的废水。

  经过对大量参考文献的总结发现,碱、表面活性剂和聚合物对油滴的Zeta电位、油水界面张力、乳化液黏度、界面刚性等的影响是研究的重点。其中ShuboD等发现聚合物可以增加采出水的粘度,因此降低油滴的上升速率。在聚合物浓度低于200mg/L时,含油量随聚合物浓度增高而降低,随后再增加聚合物浓度,含油量上升;在整个过程中粘度一直随聚合物浓度升高而增加。这表面虽然聚合物增加了乳化液的稳定性,但是仍有助于油水分离,原因是由于聚合物的絮凝作用。他们还发现表面活性剂可以持续增加乳化液的含油量,直到达到稳定状态。在碱浓度达到200mg/L之前有助于油水的稳定,增加含油量,随着碱浓度的增加,含油量降低。

  从微观方面分析,随着碱浓度的增加,界面张力持续降低,然而聚合物浓度对界面张力的影响甚微,表面活性剂在400mg/L之前,可以迅速降低界面张力,随后不在产生明显变化;然而对于Zeta电位,聚合物可以持续降低Zeta负电位,表面活性剂在200mg/L之前迅速降低Zeta负电位,随后不再产生明显降低。而碱浓度在400mg/L之前可以降低Zeta负电位,随后呈上升趋势,这可能是由于开始碱和采出水中的酸性物质产生类表面活性剂物质,之后增加是由于压缩双电层作用;聚合物和表面活性剂可持续增强油水的界面刚性,在碱浓度达到200mg/L之前,增加界面刚性,随后呈降低趋势。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  由此看出,表面活性剂是产生油水乳化的重要原因,它可以降低油水界面张力和Zeta,增加界面刚性,使得油水乳化液更加稳定。聚合物主要在低浓度增加采出水粘度产生负面效应,在高浓度下的絮凝作用产生正面作用。而碱在低浓度下与水中酸类物质反应产生类表面活性剂,增加负电荷密度并增加界面刚性,产生负面效应,而高浓度下的负电荷密度和界面刚性均降低。

  ZhangR等作了相同的研究,发现了相似的规律,并采用破乳剂,取得较好的处理效果;BiaoW等另外对粘弹性系数做了研究发现,碱和表面活性剂有助于降低粘弹性系数,而聚合物对其影响甚微。此外,还采用一种碱性泥浆的浸出液作为破乳剂促进了油滴的聚结上浮,处理水满足油田回注水标准。

  由于CO2采油技术的发展,油田采出水中溶解有大量CO2,使得采出水的水质产生新的变化。一方面pH下降,造成采出水呈酸性水;另一方面,钙、镁、铁离子及碳酸根、碳酸氢根的变化明显。通入CO2产生的固体颗粒是Fe(OH)3,并伴有其他的杂质;随着CO2压力的增加,产生的固体颗粒粒径先由小变大并出现两极分化,后均匀化,分散度先减小后增大。固体颗粒的含量及大小直接影响油水的乳化程度及乳状液的稳定性。pH对于油水乳化液的影响表现在对表面活性剂的影响。Chin-MingC等分别对含有两种表面活性剂的乳化液进行pH影响研究,发现pH对TritonX-100这种非离子表面活性剂的影响甚微,而对TritonSP-190的影响比较显著。文中指出pH可以阻止TritonSP-190表面活性剂的表面活性,因而加剧了油滴的聚结上浮。APinotti等对食品乳化液进行研究,发现絮凝阶段,pH可以影响絮凝剂的絮凝效果。

  综上所述,若从机理方面研究油田采出水处理工艺,可以从Zeta电位、界面张力、粘度、界面流变性、界面刚性等角度入手,进而通过测定乳化液处理后剩余含油量来评估乳化油的稳定性。

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