稠油热采污水高效净水剂研究

论文摘要

注蒸汽是当前世界上开采稠油油藏的最主要方法。随着油气田开发的不断深入，注蒸汽开采稠油技术会产生大量的稠油污水。针对稠油热采产出污水的特性，本文在对稠油热采污水组成和特性进行综合分析的基础上，系统考察了稠油组分、水质条件、外部环境等因素对其油水分离的影响；室内制备了一种聚硅酸金属盐絮凝剂——聚硅硫酸锌（PSZS），通过单因素实验探讨了SiO2浓度、Zn/Si摩尔比、pH值、聚合时间、B/Si摩尔比等对PSZS产物性能和稳定性的影响，确定了最佳合成工艺参数；采用红外光谱（IR）对产品进行了结构表征，验证了合成产物即为目标产物；评价了PSZS对孤东油田稠油热采污水的絮凝效果，在PSZS加量为400mg/L、温度为70℃、沉降时间为0.5h的条件下，经其处理后污水透光率可达94.2%，污水含油量从150mg/L下降到30mg/L，除油率为80.0%，表明PSZS具有良好的絮凝能力，且有一定的除油能力；室内研制优选出了适合于孤东稠油热采污水的具有较强除油能力和高效絮凝作用的复合净水剂HQG，其配方比是Thg-A2:Thg-9603A:高纯PAC:PSZS为2:1:8:4，通过正交实验确定了最佳适用条件：HQG加量为300mg/L、温度为80℃、pH值为7，沉降时间为20min，经其处理后污水含油量从1144.45mg/L下降到19.44mg/L，除油率达到98.3%，悬浮物含量从135.6mg/L降至10.2mg/L，SS去除率为92.3%，其污水透光率为94.2%，水质清澈；探讨了稠油污水净水剂的作用机理，主要是通过表面活性剂破坏油水界面膜、Zn2+和Al3+形成的多核羟基络离子具有的电中和机理以及PSZS特殊的空间链网状、层状结构，使其具有的吸附架桥及沉淀卷扫机理，这些机理的协同作用使其具有良好的净化效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 稠油污水的产生及其特性
• 1.1.1 稠油热采污水的来源
• 1.1.2 稠油热采污水的水质特性
• 1.1.3 影响稠油热采污水稳定性的因素
• 1.2 国内外稠油热采污水的处理现状
• 1.2.1 稠油污水的出路选择
• 1.2.2 稠油污水的处理方法
• 1.3 选题依据与研究内容
• 1.3.1 选题依据及目的意义
• 1.3.2 研究的主要内容
• 第2章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验仪器与药品
• 2.1.1 主要实验仪器
• 2.1.2 主要实验药品与材料
• 2.2 主要试验与测试方法
• 2.2.1 模拟含油污水配制
• 2.2.2 稠油乳状液的配制
• 2.2.3 污水含油量的测定
• 2.2.4 污水透光率的测定
• 2.2.5 污水悬浮物含量的测定
• 2.2.6 界面张力的测定
• 2.2.7 稠油组分分离的测定
• 2.2.8 聚硅硫酸锌（PSZS）絮凝剂的合成方法
• 2.2.9 红外光谱分析
• 2.2.10 扫描电子显微镜分析
• 2.2.11 水处理剂性能评价方法
• 第3章 稠油热采污水特性及其影响因素研究
• 3.1 稠油污水性质分析
• 3.1.1 孤东稠油的基本性质
• 3.1.2 热采污水水质分析
• 3.2 稠油组分与性质对油水乳状液稳定性的影响
• 3.3 水质对油水乳状液稳定性的影响
• 3.3.1 一价无机盐对采出水含油量的影响
• 3.3.2 二价无机盐对采出水含油量的影响
• 3.3.3 pH 值对采出水含油量的影响
• 3.4 环境条件对油水乳状液稳定性的影响
• 3.4.1 油水质量比对采出水含油量的影响
• 3.4.2 悬浮固体颗粒对采出水含油量的影响
• 3.4.3 表面活性剂对采出水油水乳状液含油量的影响
• 3.4.4 温度对油水分离效果的影响
• 3.4.5 沉降时间对油水分离效果影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 聚硅硫酸锌絮凝剂的合成与性能评价
• 4.1 聚硅硫酸锌的合成
• 2 浓度对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响'>4.1.1 SiO₂浓度对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响
• 4.1.2 Zn/Si 摩尔比对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响
• 4.1.3 pH 值对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响
• 4.1.4 硅酸聚合时间对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响
• 4.1.5 B/Si 摩尔比对聚硅硫酸锌絮凝性能的影响
• 4.2 聚硅硫酸锌稳定性的影响因素
• 2 浓度对聚硅硫酸锌稳定性的影响'>4.2.1 SiO₂浓度对聚硅硫酸锌稳定性的影响
• 4.2.2 Zn/Si 摩尔比对聚硅硫酸锌稳定性的影响
• 4.2.3 pH 值对聚硅硫酸锌稳定性的影响
• 4.2.4 硅酸聚合时间对聚硅硫酸锌稳定性的影响
• 4.2.5 稳定剂对聚硅硫酸锌稳定性的影响
• 4.3 聚硅硫酸锌的红外光谱分析
• 4.4 聚硅硫酸锌絮凝效果影响因素考察
• 4.4.1 投药量对聚硅硫酸锌处理采出污水效果的影响
• 4.4.2 pH 值对聚硅硫酸锌处理采出污水效果的影响
• 4.4.3 沉降时间对聚硅硫酸锌处理采出污水效果的影响
• 4.4.4 温度对聚硅硫酸锌处理采出污水效果的影响
• 4.4.5 对比实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 稠油热采污水复合高效净水剂研究
• 5.1 稠油乳状液的破乳剂优选
• 5.1.1 不同破乳剂对稠油乳状液的脱水效果
• 5.1.2 温度对稠油乳状液脱水效果的影响
• 5.1.3 破乳剂浓度对稠油乳状液脱水效果的影响
• 5.1.4 时间对稠油乳状液脱水效果的影响
• 5.2 稠油污水除油剂优选
• 5.2.1 YXY 系列除油剂对稠油污水除油效果的影响
• 5.2.2 单一除油剂对稠油污水的除油效果
• 5.2.3 复配除油剂的除油效果
• 5.3 稠油污水絮凝剂优选
• 5.3.1 聚铝类无机絮凝剂性能评价
• 5.3.2 聚铁类无机絮凝剂性能评价
• 5.3.3 复合类无机高分子絮凝剂性能评价
• 5.3.4 絮凝剂复配试验
• 5.4 复合高效净水剂研究
• 5.5 本章小结
• 第6章 稠油热采污水净水剂作用机理探讨
• 6.1 絮凝剂絮凝机理探讨
• 6.2 PSZS 絮凝机理探讨
• 6.2.1 聚硅酸的作用机理
• 6.2.2 锌盐的性质
• 6.2.3 锌硅反应模型
• 6.2.4 PSZS 絮凝机理
• 6.3 除油剂除油机理探讨
• 6.4 复合协同增效机理
• 6.5 本章小结
• 结论与认识
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢