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油田含聚廢水中聚合物的測定指標及方法

日期:2021/2/19 17:00:20 來源:鞏義市大千凈化材料有限公司

    常規污水性質研究一般需要測定污水黏度、污水透光率、含油量、固懸物濃度及粒徑中值等,測定方法主要參照相關行業標準SY/T5329—2012碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法。油田含聚污水中由于成分和性質的更復雜化,常規水質指標的測定結果受聚合物的影響和干擾,測定難度較大。為表征含聚污水的穩定性,除常規水質指標外,還需要測定溶液的其他性質及參數,包括電導率、表面張力、聚合物分子量、聚合物水解度、Zeta電位值等。

    (1)產出聚合物濃度的測定

    聚丙烯酰胺濃度測定有凝膠色譜法、濁度法、熒光分光光度法、黏度法、沉淀法、超濾濃縮薄膜干燥法、淀粉-碘化鎘比色法等多種方法。其中淀粉-碘化鎘比色法測定聚丙烯酰胺溶液濃度是目前絕大多數油田普遍采用的方法,但該方法對標準曲線的制作要求極高,測試范圍較窄,測試結果受聚丙烯酰胺的相對分子量和水解度等因素的影響。

    (2)聚合物分子量和水解度的測定

    聚丙烯酰胺的分子量也是影響水質的重要因素。產出聚合物分子量越大,水質惡化越顯著。我國頒布了相應的標準測定聚合物分子量和水解度,現場產出液由于受到鹽、水質等雜質的干擾,常規方法測試誤差較大。采用美國微孔切向流超濾系統,對產出液進行粗濾—除氧—抽提—過濾—超濾純化濃縮,消除產出液中鹽等雜質,獲得較純凈的聚合物溶液,再應用傳統方法可準確測定聚合物分子量和水解度。

    (3)聚合物分子尺寸的測定

    聚丙烯酰胺分子尺寸的測定有助于研究聚合物與儲層巖石孔喉尺寸的配伍關系,測量聚合物分子尺寸的方法有Flory特性黏數理論半經驗公式(測量參數:均方根末端距、平均回旋半徑)、微孔濾膜過濾方法(測量參數:水動力學直徑)、動態光散射方法(測量參數:水動力學半徑、分子量)等。

聚丙烯酰胺濃度測定方法

    (4)聚合物微觀結構的表征

    AFM技術最早被用于觀測聚合物的結構,其方法主要是將聚丙烯酰胺溶液滴在云母片上,待其自然干燥、風干,通過原子力探針表征聚合物分子的展布結構。掃描電鏡技術可直觀明顯地觀察到含聚污水中產出聚合物的微觀形貌、不同濃度表面活性劑聚集體的形貌特征。對于現場含聚污水,怎樣排除鹽等雜質對聚合物真實形貌的干擾還需探索更好的方法。

    (5)Zeta電位的測定

    測定油珠表面的Zeta電位一般采用電泳法,所用的測試儀器為Zeta電位測定儀。利用該設備實驗研究聚合物對油/水界面Zeta電位的影響表明,溶液中聚合物分子為負電荷,隨著聚合物濃度的增加,在油水界面處吸附的聚合物質量也隨之增多,乳狀液Zeta電位隨之增大,油珠間的靜電斥力增大,油珠之間聚并的概率變小,穩定性相應增加,油水分離難度加大。

    (6)含油率的測定

    含聚污水中一個重要的特點就是油珠變小。與普通污水油珠粒徑相比,含聚污水粒徑更為細小,中值一般<10μm,屬于典型的乳化油,單純用靜止沉降法難以去除,油水分離比較困難。

    含油率的測定,已有了相應的標準(SY/T6576—2003;GB/T16488—1996),測定方法包括紅外光度法和紫外光度法。聚合物的存在對含油污水中含油率測定結果會產生影響,主要原因是由于聚合物的活化作用,使得含油污水用汽油萃取時油水界面存在乳化層,乳化層中的油不能完全轉移到汽油中,致使測定結果偏低。采用加熱和加破乳劑等技術消除聚合物驅含油污水油水界面乳化層可提高含油率的測定精度,當溫度為40℃,破乳劑加藥濃度為100mg/L,放置時間大于4h時,含油率的測定結果相對偏差小于15%,但該方法測試時間較長,不利于現場的快速測試。

聚丙烯酰胺分子量測定方法

    (7)固體懸浮物及粒徑中值的測定

    固懸物含量的測定,目前幾乎都是采用行業標準(SY/T5329—2012)推薦的濾膜過濾法進行測量。但是對于含聚污水,由于聚合物的干擾,濾膜過濾法測試含聚污水中懸浮物濃度耗時長,測定誤差大。關于注水中懸浮固體粒徑中值的測定,主要有美國腐蝕協會行業標準推薦的顯微鏡觀測法。行業標準(SY/T5329—2012)推薦的庫爾特顆粒計數器或同類儀器,該類設備一般是利用電阻抗原理,測試的是可通過一定孔徑尺寸微孔管的水樣中的粒徑中值,測定結果并非水樣中全部懸浮顆粒的粒徑中值。

    利用原子力顯微鏡、環境掃描電鏡等巖礦測試手段對濾膜上的固懸物進行表征顯示,不含聚合物產出水濾膜上的懸浮物粒徑小于0.5μm,屬于隱晶質物質,呈分散分布。當產出聚合物濃度為100mg/L時,濾膜懸浮物呈現明顯的絮團狀,無定形,粒徑≥20μm,與庫爾特顆粒計數器所測結果相差較大,說明對于化學驅產出水庫爾特測粒徑分析法存在一定誤差。

    (8)腐蝕速率

    產出聚合物的加入,使注入水室內動態腐蝕率整體呈上升趨勢,但略有波動。說明聚合物對腐蝕影響較復雜,在聚合物濃度為150mg/L時,腐蝕速率最高,但產出聚合物加速腐蝕的作用輕微。

文章來源《海上油田含聚合物污水回注儲層保護技術》

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