聚合物对原油破乳脱水和污水处理影响的研究.pdf

总第2 16 期2023年第11期环境治理聚合物对原油破乳脱水和污水处理影响的研究易丽娜（大庆市富杰化工有限公司，黑龙江大庆16 30 0 0）摘要：为了加大聚合物的生产效率，实现更多的聚合物材料的生产，更好地满足各个行业的发展需求，石油化工行业采用交联聚合物调剖或者采用二元、三元复合驱的措施，对提高开采率具有积极作用。但是大量的聚丙烯酰胺被注入地层，在地层剪切降解后部分聚合物随着采出液采出，导致集输系统聚合物含量升高，无形中就会对原油脱水和污水处理造成不同程度地影响。本文对聚合物对原油破乳脱水和污水处理的影响展开深入的研究。关键词：聚合物；原油破乳脱水；污水处理技术中图分类号：0 6 32随着石油行业的迅速发展，聚合物的应用范围越来越广泛，不仅在人们的实际生活以及生产的过程中起着至关重要的作用,而且在科研中以及国防领域也在使用聚合物材,甚至已经超过了天然材料和很多金属材料的使用。目前各油田为了提高采收率,聚合物普遍用于调剖调驱作业中,所采用的聚合物由以前的聚丙烯酰胺逐渐向耐温型的功能聚合物转化,聚合物在地层降解后相对分子质量仍然比较大，给采出液的破乳脱水和污水处理带来不同程度的影响。同时油田的生产过程中采用了各种不同的增产措施，如酸化、压裂、封层补孔和打新井等，大量的化学药剂随着采出液进入集输系统，导致集输系统运行不稳定，针对不同因素造成的集输系统波动，为此需要采用不同的方法，而不是简单地归结于聚合物的影响,否则不仅无法有效解决现场开采过程中的问题，还会对生产效率和质量造成影响。本文对聚合物的概念以及分类进行了介绍，通过开展探究活动，证实聚合物对原油破乳脱水和污水处理具有一定的影响,并为此提出有效的处理措施,希望可以为现场生产提供有效的借鉴和指导。1聚合物的概念以及分类1.1聚合物的概念单体在产生共价键的过程中与其他单体结合时，会形成更大的一种分子,这种分子被称为聚合物。1.2聚合物的分类1.2.1天然聚合物天然聚合物为最常见的一种物质，蛋白质属于氨基酸聚合物，淀粉和纤维素都属于糖类的聚合物,也被称为生物高聚物!。这种具有天然特性的聚合物，具有可降解的特征,正因如此，它在使用的过程中就不会对所处的环境造成严重的威胁，但是当前天然聚合物种类比较少,存在应用局限性 2 。收稿日期：2 0 2 3-0 2-17作者简介：易丽娜，女，19 7 4年出生，研究方向为石油化工。山西化工Shanxi Chemical Industry文献标识码：A1.2.2合成聚合物与天然聚合物相比，合成聚合物具有种类多样的特征，而且应用范围也非常广泛，使用情况也比较多，不受局限。在实际生活中,最常出现的聚合物为树脂、橡胶、聚苯乙烯等,这些都具有难降解的特性,所以在合成后，虽然可以为我们的生活提供一定的便利，但是在具体应用过程中会对周围环境造成染污，影响人们的生活质量。2试验方法与步骤2.1试验药品油田某区块采出液;聚醚类破乳剂;聚小阳离子净水剂；油田现用二元复合驱聚合物(耐温聚合物,相对分子质量19 0 0 万）。2.2试验仪器乳化机；高速离心机；水浴锅。2.3试验步骤2.3.1聚合物配制取1L地层水，配制质量分数为0.2%的耐温聚合物水溶液，加人到质量分数为0.1%的过硫酸铵，在90烘箱中降解2 4 h,用以模拟采出液中聚合物。2.3.2模拟地层采出液的配制在地层水中分别加入2.3.1中配制的聚合物水溶液，使地层水中聚合物的质量浓度分别为5、2 0、35、50.65、8 0 9 5、12 0 m g/L，将含不同质量浓度聚合物的地层水与同层位原油按照3：7 的体积比制成油包水乳状液。2.3.3含聚合物污水的配制在地层水中分别加入1.3.1中配制的聚合物水溶液，使地层水中聚合物的质量浓度分别为5、2 0.35、50.65、8 0.9 5、12 0 mg/L。2.3.4脱水效果评价按照SY/T52802018原油破乳剂通用技术条件给出的方法评价含有不同浓度聚合物的乳状液脱Total 216No.11,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.11.085文章编号：10 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)11-0 2 2 1-0 3山西化工第43卷水情况,并观察界面是否清晰，测定脱出污水含油。乳化油的使用量为10 0 mL,破乳剂质量浓度为5 0 mg/L,脱水温度为 5 0。2.3.5污水处理效果评价取1.3.3中配制的含有不同浓度聚合物的污水，分别倒人10 0 mL比色管中，置于40 的恒温水浴中，保温15 min。加入5 0 mg/L的净水剂，比色管轴向振荡5 0 次,在放人水浴中，恒温2 h,取比色管中部清液测定水含油、悬浮物。2.4结果与讨论2.4.1聚合物对原油脱水的影响含有不同浓度的聚合物的原油乳状液在5 0、破乳剂添加质量浓度为5 0 mg/L的条件下，脱水时间为1h，分别记录了不同时间点的脱水量。从表1可以看出，随着乳状液中聚合物浓度的增加,原油脱水速度降低,随着脱水时间的延长,高聚合物含量的乳状液脱水量与低聚合物含量的乳状液脱水量差距逐渐缩小，在6 0 min时,脱水量差距缩小至2 mL以内,脱水率均在 9 0%以上,能够达到行业标准SY/T5280一2 0 18 原油破乳剂通用技术条件中规定的脱水率的要求 3-4。说明在聚合物的质量浓度为300mg/L以内时,随着聚合物含量的升高,降低了原油脱水速度，但并不影响最终的脱水量,脱水率能够满足标准要求。表1不同浓度聚合物对原油脱水的影响聚合物质量浓度/（mg/L）项目5201010脱水3025时间/min50307030脱水率/%1001002.4.2聚合物对污水处理的影响含有不同浓度的聚合物的含油污水在40 条件下,加人5 0 mg/L的净水剂,静置2 h后，分别取上层清液测定水含油、悬浮物和COD,测定结果见表2。表2 不同浓度聚合物对污水处理的影响聚合物质量浓度/（mg/L）项目5含油量252122268315238116291310p（悬浮物）187COD698371504561754984701从表2 中可以看出,在聚合物质量浓度在5 0 mg/L以下时，处理后的污水水含油和COD均呈现出明显降低的趋势，主要是因为少量的聚合物在污水中起到了协助絮凝的作用,聚合物质量浓度在 5 0 mg/L以上时,随着聚合物含量的不断增加,处理后污水的含油量和COD值均出现了明显的上升趋势，这就可以直接说明在聚合物质量浓度超过5 0 mg/L的时候，聚合物对污水处理后的含油量、COD有影响;随着污水中聚合物含量的增加对于污水处理后的悬浮物基本上是有利的 5-。基于对污水的影响和保障用水的安全性，提出以下几点处理污水的方式方法：一是高渗透油藏采出水处理工艺。具体操作流程：两级沉降+缓冲罐+压力过滤罐+缓冲罐，两级沉降包括自然沉降和混凝沉降,采用这种工艺技术对污水进行处理,整体的含油量在2 0 mg/L以内，悬浮固体质量浓度在10 mg/L以内,粒径中值低于3m,硫酸盐的还原菌个数在25个/mL以内 7 ;二是低渗透油藏采出水处理工艺。这种工作操作流程比较复杂,最常采用普通方式对污水进行处理,或者是采用两级过滤的方式。具体操作流程是：两级沉降+缓冲罐+过滤罐+过滤罐+过滤罐+缓冲罐,这种工艺与第一种工艺相比,就是多进行了两次过滤罐，这一点主要是为了避免因降低渗透率值导致其发生严重堵塞。采用此工艺对污水处理完成之后,其含油量降低到8 mg/L,悬浮固体质量浓度为3mg/L,粒径中值低于2 m,硫酸盐的还原菌个数不超过2 5 个/m；三是特低渗油藏污水处理工艺，流程为曝气沉降+涡凹气浮+流砂过滤+膜处理，即：曝气沉降罐+涡凹气浮机+缓冲罐+增压泵+3550121312.520222726.52929982035989465112219272626.528.5282829.528.59494100506594818010188089951201213171927289894951208167791流砂过滤罐+缓冲罐+增压泵+中空超滤膜装置，此工艺是目前效果最佳的一种，含油量、悬浮固体含量及粒径中值都明显降低 8 。3污水处理技术应用注意事项3.1经济性和可靠性油田污水处理技术作为注水工艺的关键,该技术的应用就是为了更好地减轻用水污染度，控制操作成本，提高水资源的使用效率，真正实现经济效益和社会效益的最大化目标。为此,要想更好地降低水资源的污染率，还需要采取有效方式对实施成本进行合理化的控制，促使水资源的利用率得到显著的提高。为此，为了更好地实现此目标，一定要站在技术应用综合效果的角度上进行分析,注重该技术应用的经济性和可靠性的特征，同时还需要注重对技术处理情况和使用周期的分析,尽可能地保障技术使用过程中的经济性 9。在实际应用过程中,结合油田污水内的成分、油田建设环境及工程情况做好对成本的分析，基于综合性的考虑，确保技术使用价值。3.2环保性和稳定性污水处理技术不仅具有经济性、可靠性的特征，2023年第11期易丽娜：聚合物对原油破乳脱水和污水处理影响的研究223而且还具有环保性、稳定性，在应用过程中为了保障其特性能够被充分地发挥到最大，一定要重视相关事宜，油田企业需要从多个方面来加强对该技术使用和推广的控制,确保该技术价值得到充分的使用10 。其一，做好对技术属性的分析，掌握该技术处理过程中产生污染的状态；其二，分析处理装置运行的状态，保障其运行的稳定性，另外，对单位时间内装置运行过程中所消耗的数据进行分析,结合分析情况对技术的应用情况和特征进行分析,准确评估该技术环保性和稳定性,可以降低技术应用过程中不良事件的发生，保障产品质量，避免安全事故的发生。4结语本文针对油田含聚合物采出液的处理,设计了合理的试验方法，发现聚合物对原油脱水和污水处理存在不同程度的影响，即聚合物质量浓度在30 0 mg/L以下时，主要会对原油乳状液的脱水速度造成影响，最终对脱水量造成的影响并不大；含聚合物污水处理时,当聚合物质量浓度在5 0 mg/L以下时,对污水处理不存在任何不良利影响,当聚合物质量浓度在5 0 mg/L以上时,主要影响处理后污水的水含油和COD值,所以在使用时一定做到具体情况具体分析,采取合理措施加强管控和处理,降低其影响程度。Study on the Effect of Polymers on Crude Oil Demulsification Dehydration and Wastewater(Daqing Fujie Chemical Co.,Ltd.,Daqing Heilongjiang 163000,China)Abstract:In order to increase the production efficiency of polymers,achieve more production of polymer materials,and better meet thedevelopment needs of various industries,the petrochemical industry,cross-linked polymer profile control or binary or ternary compositeflooding measures are adopted,which have a positive effect on improving recovery rates.However,a large amount of polyacrylamide isinjected into the formation,and after shear degradation in the formation,some of the polymers are extracted with the produced liquid,resulting in an increase in the polymer content of the gathering and transportation system,which invisibly affects the dehydration of crudeoil and sewage treatment to varying degrees.This article conducts in-depth research on the impact of polymers on crude oil demulsification,dehydration,and wastewater treatment.Key words:polymer;crude oil demulsification and dehydration;sewage treatment technology(上接第 2 14 页）Rapid Cultivation of Aerobic Granular Sludge with Simultaneous Nitrification and(Shanxi Yunding Environmental Engineering Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030001,China)Abstract:A study was conducted on the rapid cultivation of aerobic granular sludge by simultaneous nitrification and denitrification using1#(experimental)SBR and 2#(control)SBR.The results showed that the formation rate of aerobic granular sludge in 1#SBR with theaddition of biochar was faster,and the structure was dense and stable.The addition of biochar has no significant effect on the performanceof the reactor and the removal rate of COD.The removal rates of COD and total nitrogen in both reactors can reach over 95%and 64.5%respectively.No NO;-N and NO,-N were detected during one operating cycle,and synchronous nitrification and denitrification occurred inthe reactor.Key words:synchronous nitrification and denitrification;aerobic granular sludge;biochar参考文献1南煜，毕台飞，张祯，等.聚合物微球调驱对原油破乳脱水影响研究 J.石油化工应用,2 0 2 1,40(2)：7 6-8 0.2渠慧敏，吴琼，张广中，等.原油乳化及乳液稳定性的影响因素和破乳技术研究进展 J.精细石油化工进展,2 0 2 1,2 2(6)：6-10.3吴林林，陈晓峰，许秋瑾，等.聚合物/黏土纳米复合材料在污水处理中的应用与展望 J.环境工程技术学报,2 0 2 1,11(2)：32 5-331.4谭煜,付丽亚,周鉴，等.胞外聚合物(EPS)对污水处理影响的研究进展 J.环境工程技术学报，2 0 2 1,11(2)：30 7-313.5涂项琛，祝方，梁宇坤.Pickering乳液聚合法合成分子印迹聚合物及其在污水处理中的应用现状 J.安全与环境工程,2 0 18,2 5(4)：64-69.6王冬，王少坡，周瑶，等.胞外聚合物在污水处理过程中的功能及其控制策略 J.工业水处理,2 0 19,39(10)：14-19.7Wang,Zhenjun,Gu.Research on the static experiment of super heavycrude oil demulsification and dehydration using ultrasonic wave andaudible sound wave at high temperatures JJ.Ultrasonics Sonochemistry,2018,40(A):1014-1020.8吕晓方，杨尊，赵德银，等.酸化原油破乳脱水的影响因素与处理技术研究进展 J.油田化学，2 0 2 2,39（4）：7 5 3-7 6 0.9童志明，李亚兵，黄茗，等.井下作业返排残液对原油破乳脱水的影响及破乳剂筛选 J.化学与生物工程，2 0 2 1,38(11)：43-49.10许伊,杨士红，尤国祥,等.胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的研究进展 J.环境工程，2 0 2 2,40(9)：2 38-245.TreatmentYi LinaDenitrificationWang Fan