含PAM三次采油污水处理技术研究.pdf

华中科技大学 硕士学位论文 含PAM三次采油污水处理技术研究 姓名：牟靖文 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：唐和清;罗逸 20060511 I 摘 要 我国是水资源短缺和水污染严重的国家之一随着我国各大油田相继进入三次 采油阶段，油田污水产出量不断增加三次采油污水含有聚丙烯酰胺（PAM） ，具有 高粘度和乳化稳定性强的特点这类含 PAM 的油田污水容易给环境造成严重污染 为了净化三次采油污水，便于该污水可以回注重新利用或外排，需要去除污水中的 PAM，从而降低其污水粘度然而国内目前尚无处理这类污水的有效方法 本文首先探讨了油田污水中微量 PAM 的几种检测方法，证实了在模拟现场条件 下浊度法是测定油田污水中微量 PAM 的简单有效、精度较高的分析方法通过比较 油田含油污水的多种处理技术的优缺点和分析目前国内各大油田对含聚污水缺乏有 效的处理方法的现状，提出了混凝沉淀法来处理含 PAM 的三次采油污水的新方法 在此基础上，进一步合成了聚硅酸铝，并且以河南油田、大庆油田及胜利油田三采 污水为实验用水，详细研究了聚硅酸铝处理含 PAM 三次采油污水的处理技术，包括 药剂投加量、水样 pH 值、温度及药剂熟化时间对处理过程的影响，同时也对聚硅酸 铝处理其他废水进行了定性的研究。

大量的实验结果证实，由于聚合物的存在，聚合物驱采污水与水驱采污水相比 粘度更大、粒径更小，常规的无机高分子混凝剂很难将这类污水处理达到较好的效 果，而采用本工作合成的改性聚硅酸铝(PASS)可以将含 PAM 的三次采油污水处理达 到浊度2FTU，PAM3ppm 的效果，粘度与自来水的粘度相当，基本达到油田污 水回注要求研究结果还表明，本工作很好地解决了聚硅酸盐易凝胶保存期短的难 题，可以使 SiO22.0 的聚硅酸铝在恒温 37可以保存 60 天不凝胶，而传统产品 的保存期仅为 12 天，使产品的商品化成为可能 关键词：三次采油；污水处理；聚丙烯酰胺；混凝剂；聚硅酸铝 II Abstract Shortage and pollution of water resource are serious in our country. More and more wastewater was produced with the crude oil extraction in the period of Enhanced Oil Recovery (EOR). Polyacrylamide (PAM) is one of the most popular reagents used in EOR. The PAM-containing wastewater is heavily emulsified with high viscosity, and not easy to be treated. Such wastewater may seriously pollute local environment, especially the water resource. In order to treat such oily sewage to discharge standard or recycle the wastewater, PAM should be removed. However, now there was no appropriate treatment method for such oily sewage was reported in China. In the paper the methods of quantitative analysis of PAM were discussed through experiments, then make a conclusion that on the condition of simulation wastewater turbidimetric technique is a better method which can be operated simply and conveniently with high precision, so it is suggestible method to the locations of oilfields. The water treatment technologies of oily sewage varied from oilfield to oilfield. Every one of them has its merits and drawbacks, but the most suitable one must be practical and effective. we chose the method of coagulant-deposition by investigating carefully. The waste water from polymer flooding was much more difficult to be treated than that from water flooding in the presence of the polymer. The polymer flooding wastewater has higher viscosity and smaller size of the oil droplets. The effect of hydrolyzed polymeric PAM increased the difficulty of oil-water separation. So the key of the question is the removals of PAM. Conventional inorganic flocculants were nearly helpless to purify such wastewater. In coagulant- deposition method, the Polyaluminum silicate sulfate (PASS) flocculant that prepared in laboratory can treat polymer flooding wasted water and works quite well. PASS was employed to treat the oil sewage from Henan, Daqing and Shengli oilfield. The best dosage of PASS was obtained respectively. The influences of parameters (pH, temperature, store III age, and etc.) had been investigated. The feasibility of PASS treated other wastewater was studied, too. At last some reasonable suggestion was given to the future study. The experimental results showed that the turbidity of treated water < 2 FTU, and the concentration of residual PAM < 3 ppm, the quality of the treated water had met the requirements of reinjected water in the oilfield and the standard of discharge. The stability of polysilicate was solved with the addition of 2.0 % SiO2, and the prepared flocculant could store and not gelate for 60 days in 37, compared to only 12 days of the traditional production. So it has potential to be commercialized in the near future. Keywords: wastewater treatment; enhanced oil recovery; Polyacrylamide; coagulant; Polyaluminum silicate sulfate 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研 究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识 到，本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期：2006 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文 保 密，在 年解密后适用本授权 书 本论文属于 不保密 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期：2006 年 月 日 日期：2006 年 月 日 1 1 绪 论 1.1 前言 石油是一种非再生性能源物质，在全球各种能源中占第一位，是优质的能源和 重要的战略物资，被广泛地应用于交通工具和武器装备等方面，对国家的经济和国 防建设有着重要的作用因此，世界各国都在努力争取能够控制石油资源，从而保 证满足工业生产和人民生活的需要。

纵观我国的石油开发历史，按先后次序可以划分为一次采油、二次采油和三次 采油三个阶段油田的前期开发主要是利用油气的天然能量来进行自喷开采，中东 地区目前主要是以这种形式开采，但是我国的油田中自喷井已经很少见了这种开 采方式通常称为一次采油一次采油是一种比较原始落后的开采方式，随着天然能 源的消耗，原油产量不断下降，导致生产效率低下，一般来说一次采油仅能采出油 藏储量的 510随着渗流理论的发展，达西定律广泛应用于油田的开发，由于 认识到油井产量与压力梯度成正比，所以人们为了提高地层压力，提出了人工注水、 气的开采方式，称为二次采油随着二次采油的不断发展，所需注水量也不断增加， 采油井的含水率随之不断上升由于水与油很难互溶，致使水与油接触的地方形成 一个分界面，使油层中大量多孔的结构由于这些界面的存在而产生毛细管效应，不 利于采油；水的粘度一般比油低，在不均质的油层中易沿高渗透层进入油井；水还 能使地层中粘土发生膨胀、微粒运移，减少地层的渗透率等等，为了克服水的这些 缺点，在水中加入各种化学剂后通过驱替剂的物理化学性质，可以把剩余的油进一 步开采出来，称为三次采油3国外也叫“强化石油开采技术” （enhanced oil recovery， EOR） 。

本课题所要研究的含聚丙烯酰胺（PAM）三次采油污水是属于三次采油中的聚 合物驱采出水聚合物驱就是向水中加入聚合物，通过提高水的波及系数来提高原 油采收率的三次采油方式我国各大油田（大庆油田、胜利油田、中原油田以及河 2 南油田等）主要是向水中加入超高分子量的聚丙烯酰胺，它的水溶液。