張新宇（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶163318）

油田化學(xué)

大慶油田弱堿三元采出水對模擬三元體系吸附性影響*

張新宇
（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶163318）

針對三元復(fù)合體系吸附性變化規(guī)律研究，本文以大慶采油五廠弱堿三元采出水為研究對象，從礦化度和見劑濃度兩方面依次進(jìn)行分析討論。實驗結(jié)果表明，對于鈣、鎂離子含量高的水樣，油砂對聚合物、表活劑吸附量較高；若降低礦化度或堿用量，則體系抗吸附能力增強。隨著采出水見劑濃度增加，聚合物吸附量減小，當(dāng)?shù)V化度和見劑濃度均較高時，其配制的三元體系中聚合物、堿、表活劑的吸附量都較大，且污水中見劑情況越嚴(yán)重，其配制的三元體系抗吸附能力越弱。

三元體系；礦化度；見劑濃度；吸附性

三元復(fù)合驅(qū)作為繼二元復(fù)合驅(qū)之后發(fā)展起來的三次采油技術(shù)，綜合發(fā)揮了堿、表面活性劑、聚合物之間的協(xié)同作用[1]。大慶油田第五采油廠所使用的的化學(xué)劑一般選用Na2CO3，烷基苯磺酸鈉鹽以及HPAM構(gòu)成弱堿三元復(fù)合體系，在采收速度防垢等方面，弱堿體系表現(xiàn)出一定優(yōu)勢[2]。然而，復(fù)合體系內(nèi)各組分與油砂的吸附作用導(dǎo)致的驅(qū)油劑損耗直接影響了驅(qū)油效率的提高[3]，相關(guān)學(xué)者對體系各組分的吸附機理與吸附規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明，表面活性劑的吸附損耗最大，聚合物最小[4]。本文為研究大慶采油五廠弱堿三元采出液吸附性，從礦化度和見劑濃度兩方面分析討論，選取現(xiàn)場采出液配制不同礦化度和見劑濃度的三元體系進(jìn)行吸附實驗，從中找出變化規(guī)律，為油田現(xiàn)場提高采收率提供理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 藥劑與儀器

聚丙烯酰胺（大慶助劑廠）；烷基苯磺酸鹽（Na2CO3泉瑞藥劑廠）；油砂（60～100目天然巖芯砂）；配制溶液用大慶采油五廠采出水樣。

電子天平（精確至0.1mg上海恒平儀器廠)；80-2B離心機（江蘇新康醫(yī)療器械）；ZD-85數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器（常州冠軍儀器制造有限公司）；722光柵分光光度計（上海第三分析儀器廠）；滴定管（1mL，5mL，10mL）。

1.2 實驗方法

對現(xiàn)場采出污水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的見劑濃度及礦化度配制一系列三元復(fù)合體系溶液，分別測量體系中各驅(qū)油劑的濃度，記為初始濃度C0；稱取干燥油砂5g與45mL體系溶液混合，45℃下恒溫、振蕩24h，將振蕩后的溶液倒入離心管中，在轉(zhuǎn)速4000r·min-1下離心30min后靜置分層，取出上層清液，再依次測量各驅(qū)油劑濃度，記為平衡濃度Ce；最后按照如下公式計算吸附量[5]。

式中Γ：單位質(zhì)量吸附量，mg·g-1；C0、Ce：聚合物初始濃度與平衡濃度，mg·L-1；V：吸附體系中溶液總體積，mL；m：吸附劑質(zhì)量，g。

其中表活劑濃度測量方法按照GB/T 5173-1995《表面活性劑和洗滌劑陰離子活性物的測定——直接兩相滴定法》測定，即為在水和三氯甲烷的兩相介質(zhì)以及酸性混合指示劑的存在下，用陽離子表活劑滴定，測定陰離子表面活性劑活性物含量[6]。聚合物濃度測量方法采用淀粉-碘化鎘法，即通過向比色管中加入緩沖溶液、飽和溴水、甲酸鈉溶液及淀粉碘化鎘發(fā)生顯色反應(yīng)后，利用分光光度計進(jìn)行比色，得到的吸光度數(shù)據(jù)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算濃度[7]。堿的濃度測量方法采用酸堿滴定法，將鹽酸作為酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液[8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 污水礦化度對三元體系吸附的影響

選三組見劑濃度相近但礦化度差異較大的現(xiàn)場污水，配制聚合物、表活劑、堿濃度分別是1500、3000、12000mg·L-1（1500P+0.3%S+1.2%A）三元復(fù)合體系，各井口采出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表1。體系的吸附性檢測數(shù)據(jù)見表2。

表1 采出污水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)（mg·L-1）Tab.1 Data ofwater quality of produced water

表2 不同礦化度采出污水配制三元體系的吸附實驗數(shù)據(jù)Tab.2 Adsorption experimental data of the three-component system for the production ofwastewaterwith different salinity

由表1、2可知，從第①組到第④組，礦化度逐漸降低，對Na2CO3的吸附量逐漸減少。第①組到第④組，新加入的Na2CO3的量都是1.2%，但從原水中“C+”的含量看，從第①組的5652mg·L-1逐次降低到第④組的2598mg·L-1，相當(dāng)于總堿濃度是逐漸降低的，因此，堿的吸附量逐漸減少；第①組與第③組相比，二者來自同一口井，只是礦化度不同，可見，對于同一口井的采出水，降低礦化度，能夠減少對聚合物和表活劑的吸附量；第①組與第⑤組對比，當(dāng)?shù)V化度一致時，增加堿的用量（相差4000mg·L-1），則油砂對聚合物、Na2CO3、表活劑的吸附量都升高。因為Na2CO3作為一種鹽，濃度增加時，壓縮聚合物線團(tuán)和油砂顆粒表面擴散雙電層，減小二者間電性排斥，也減小油砂顆粒表面對表活劑分子的靜電斥力，使吸附量升高[9]；第②組與第④組對聚合物和表活劑的吸附量都較大，這一點單獨從礦化度一個因素分析，看不出規(guī)律性。從這兩種水的離子組成數(shù)據(jù)看，其中Ca2+、Mg2+高價離子的含量高于其它水樣，這可能是造成聚合物、表活劑吸附量高的原因之一。Ca2+、Mg2+可導(dǎo)致聚合物分子蜷縮，體積變小，在油砂表面占位面積小，使單位油砂表面可容納更多聚合物分子；Ca2+、Mg2+也可與陰離子的表活劑反應(yīng)，生成不溶性的有機酸鹽沉淀，從溶液中析出[10]。

2.2 見劑濃度對三元體系吸附的影響

選4組不同見劑濃度的現(xiàn)場污水，經(jīng)過二次過濾后，配制1500P+0.3%S+1.2%A三元復(fù)合體系，檢測其吸附性。各井口水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表3。體系的吸附性檢測數(shù)據(jù)見表4。

表3 各井口采出污水的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)（mg·L-1）Tab.3 Test data ofwater quality of each well

表4 不同見劑濃度采出污水配制三元體系的吸附實驗數(shù)據(jù)Tab.4 Adsorption experiment data of different concentration of produced wastewater in three component system

由表3、4可知，第1、2組水樣的礦化度接近，第2組水樣見劑濃度高于第1組水樣，第2組水樣配制三元體系中聚合物吸附量小于第1組水樣，主要是其中的殘余聚合物水解度高，與帶負(fù)電的油砂顆粒表面靜電斥力大造成的；第3、4組水樣的礦化度和見劑濃度高于第1、2組水樣，導(dǎo)致其配制的三元體系中聚合物、堿、表活劑的吸附量都較大。機理在于：高離子濃度下，油砂表面的擴散雙電層被壓縮，電位降低，對水解聚合物、堿羥基和表活劑陰離子的靜電斥力減小所致；第4組水樣中石油磺酸鹽的吸附量較低，這可能與該水樣中Ca2+、Mg2+含量低有關(guān)，磺酸基陰離子可與Ca2+、Mg2+結(jié)合成水溶性很差的鹽而沉積，該種鹽易于被吸附，Ca2+、Mg2+含量小的體系，其吸附量也小。

3 結(jié)論

（1）三元采出污水的礦化度越低，配制的三元體系中Na2CO3在油砂表面的吸附量越小，而聚合物與石油磺酸鹽的吸附量變化不受礦化度影響。另外，降低高礦化度污水配制三元體系的堿用量或用清水稀釋后配制三元體系，體系的抗吸附能力均增強。

（2）污水見堿濃度和礦化度高，則配制的三元體系中聚合物、堿的吸附量都較大；其它條件相同時，污水見聚濃度高，則配制的三元體系中聚合物在油砂上的吸附量較少。

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Effect of weak alkaline three yuan produced water in Daqing Oilfield on the adsorption of simulated three com ponent system*

ZHANG Xin-yu1
（Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

According to the law of the adsorption of the three component composite system,this paper takes the production ofweak alkaline water from the five plant of Daqing oil production plant as the research object,and analyzes the discussion from the following aspects:the degree ofmineralization and the concentration of the agent in two aspects.The experimental results show that the adsorption capacity of oil sand to polymer and surfactant is higher in water samples with high content of calcium and magnesium ions.With the increasing concentration of produced water see agent,polymer adsorption capacity decreased,when the salinity and concentration were higher, the preparation of the three element system of polymer,alkali,surfactant adsorption capacity table are larger,and the sewage see agent the situation ismore serious,the preparation of the three element system of antiadsorption capacity isweak.

three elementsystem;salinity;concentration;adsorption

TE341

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170733

2017-03-24

十三五國家重大專項“稠油火驅(qū)提高采收率技術(shù)”（2016ZX 05055-006）；黑龍江省自然科學(xué)基金“火燒油層供氫催化裂解改質(zhì)稠油內(nèi)在反應(yīng)機理研究”（E2015036）

張新宇（1992-），女，黑龍江省哈爾濱，東北石油大學(xué)油氣儲運專業(yè)在讀碩士研究生（2015-），從事油氣集輸與礦場加工方面研究。