Na-型蒙脱土颗粒对聚驱采油污水乳化稳定性的影响探究

论文摘要

目前,我国多数油田已经进入石油开采的后期,三次采油技术得到越来越多的应用,其中聚合物驱采油技术已经在胜利、大庆等各大油田应用并实现良好的驱油效果。但随之带来的问题也日益受到关注,聚驱采油污水量迅速增加,采油污水的成分日益复杂,处理难度大、成本高,外排水和回注水超标。这些问题严重地制约着油田的发展,因此油田采油污水的处理是一个十分重要的课题。但由于目前对油田采油污水的稳定性机理研究较少,对采油污水的处理虽经多年技术攻关,仍未得到很好解决。为真正提高油田采油污水处理效率,需对污水基本性质进行研究,找出油田采油污水稳定的根本原因。聚驱采油污水不仅含有大量残余的聚丙烯酰胺,而且曾流经地下油层,不可避免的会带有地层黏土等具有一定表面活性的固体颗粒,而固体颗粒是影响乳状液稳定性重要的因素之一。本论文采用模拟采油污水的方法研究了采油污水中HPAM和以Na-型蒙脱土颗粒为代表的固体颗粒对O/W型乳状液稳定性,油水界面性质的影响。重点研究了采油污水中Na-型蒙脱土颗粒和HPAM的浓度对油水界面电性质及油滴电性质的影响,测定了体系中油滴和Na-型蒙脱土颗粒的Zeta电位,将界面张力、界面黏弹模量及界面电性质结合起来研究了聚驱采油污水的稳定性机理。研究结果表明：当Na-型蒙脱土颗粒质量浓度低于200 mg/L时,随其质量浓度增大,Zeta电位下降,界面张力降低,黏弹模量提高,采油污水中出现稳定液滴型OMA（oil-mineral aggregate）结构,此时Na-型蒙脱土颗粒对聚驱采油污水稳定性影响比较显著,采油污水处于比较稳定的阶段。当其质量浓度大于250 mg/L后,Zeta电位基本不再下降,而界面张力略有提高,黏弹模量也有增大,颗粒油滴形成大的聚集体结构,油滴更容易发生聚并,聚驱采油污水稳定性变差,从而更易于处理。含有Na-型蒙脱土悬浮体的乳状液体系中,Na-型蒙脱土与油滴间可形成OMA结构,并且形成的OMA结构受水相中化学驱油剂的影响。由于Na-型蒙脱土、HPAM具有较强的水化作用,使形成的OMA结构中含有较多的水。大量的水伴随着OMA结构一起上浮到乳状液的上层混合体系中。该体系为包含着乳状液、固体颗粒悬浮体以及水的复杂体系,油水分离更加困难。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题的意义与背景
• 1.2 本课题主要研究内容
• 1.3 本课题研究的技术路线
• 第二章 文献综述
• 2.1 乳状液的基本概念
• 2.2 乳状液的性质
• 2.2.1 热力学性质
• 2.2.2 物理性质
• 2.2.3 界面性质
• 2.3 乳状液稳定机理
• 2.3.1 界面张力稳定
• 2.3.2 界面膜稳定
• 2.3.3 双电层稳定
• 2.3.4 空间稳定
• 2.3.5 固体颗粒稳定
• 2.4 原油乳状液的不稳定及破乳
• 2.4.1 分层
• 2.4.2 絮凝（聚集）
• 2.4.3 聚并
• 2.4.4 Ostwald老化
• 2.4.5 相分离
• 2.5 油田污水的性质
• 2.5.1 油田污水的一般共性
• 2.5.2 聚合物驱采油污水的性质分析
• 2.6 影响油田采油污水稳定因素的研究现状
• 2.7 Na-型蒙脱土的结构与性质
• 第三章 实验材料和方法
• 3.1 实验材料和仪器
• 3.1.1 实验材料和试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验中母液的配制
• 3.2.1 Na-型蒙脱土母液的配制
• 3.2.2 聚合物母液的配制
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 模拟采油污水的配制
• 3.3.2 黏度的测定方法
• 3.3.3 含油量的测定方法
• 3.3.4 Zeta电位的测定方法
• 3.3.5 界面张力和黏弹性模量的测定方法
• 3.3.6 油珠粒径的测定方法
• 第四章 Na-型蒙脱土颗粒对聚驱采油污水乳化稳定性的影响
• 4.1 模拟采油污水黏度的影响因素
• 4.1.1 含油量对模拟采油污水黏度的影响
• 4.1.2 HPAM对模拟采油污水黏度的影响
• 4.1.3 Na-型蒙脱土颗粒对聚驱模拟采油污水黏度的影响
• 4.2 聚驱采油污水稳定性
• 4.2.1 模拟采油污水的聚结分层稳定性
• 4.2.2 模拟采油污水的油滴粒径变化
• 4.3 稳定性机理探讨
• 4.3.1 Zeta电位的影响因素
• 4.3.2 油水界面张力的影响因素
• 4.3.3 油水界面扩张黏弹模量的影响因素
• 4.4 Na-型蒙脱土颗粒在油滴表面的吸附状态和吸附行为解析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表