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SAGD超稠油脱出高温污水净水剂的研制

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SAGD 超稠油 脱出 高温 污水 净水 研制
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曼 量 璺曼 基 基 旦匠翻 曼 量 璺曼 基 基 旦匠团 超稠油脱出高温污水净水剂的研制 文◎ 关大毅(中油辽河工程有限公司 辽宁盘锦) 摘要:研制了一种针对高温出污水具有较强适用性的净水剂,实验研 究证实了该净水剂对高~具有很好的净化效果 该净水剂在1 50℃、 加入量3 0用时间1L,悬浮物低于5。 关键词:辽河油田;稠油脱出 污水;高温;净化处理 一、前言 辽河油田超稠油储量蕴藏丰富,是我国 最大的超稠油生产基地。2005年2月,辽河油 田曙一区杜84块馆陶试验区正式转入。 汽辅助重力泄油)技术是国际 开发超稠油的一项前沿且成熟的技术。其机 理是在注汽井中注入蒸汽,蒸汽在地层中形 表1杜84区块超稠油主要物性 成蒸汽腔,蒸汽腔向上及侧面扩展,与油层 中的原油发生热交换,加热后的原油和蒸汽 冷凝水靠重力作用流入下面的水平生产井中 产出。 超稠油的高含量胶质及沥青质特性及 :脱出污水温度高,达到高 含量胶质及沥青质且携带大量的泥沙等悬浮 物;在采出液被举升到地面及脱水过程中添 加了大量的化学药剂,这些药剂残留在污水 之中,使污水形成了稳定的乳化液。这种污 水不仅含油量高,加之超稠油粘度大,使污 水的净化更加复杂,处理难度更大[1]。 本文对为理而研制开发的净水剂的使用情况进行介 绍,为超稠油污水处理提供借鉴。 二、度 含油+沥青 含蜡 动力粘度s 凝点 酸值 5 0_℃ 8O℃ 0口_.C % ℃ M~g 0 997 30.2 4 31 10464 1172 48 5 57 表2杜84区块超稠油污水参数 含油 含悬浮物 含有机化学 硬 总碱 总矿 剂 度 化度 5000000O 20 5 110 21 710 1172 表3常规处理温度条件下不同药剂对剂 加药量 原水水质化水水 贾 含油 含悬浮物 含油 含悬浮物 1500 76300 2921 45600 200 8500 76300 371 3257 300 8500 76300 126 189 10O 8500 76300 2873 42300 200 8500 76300 309 2985 300 8500 76300 102 123 表4 高温条件下不同药剂对剂 加药量 原水水质 净化水水 贡 含油 含悬浮物 含油 含悬浮物 100 8500 76300 513O 48100 200 8500 76300 4050 22500 300 8500 76300 3360 11300 100 8500 76300 1620 12300 200 8500 76300 287 215O 300 8500 76300 92 102 行业普遍认为,对采出原油的分类 定义50℃时粘度<100以下的为稀 油,l 00000000的为特稠油,50000 以上的为超稠油。杜84区块所采的原油属超 稠油范畴,其超稠油物性及其含油污水参数 见表1、表2。 三、、污水处理温度在150℃左右,常规有 机净水剂在该温度下因分子链断裂或因油、 悬浮物分子运动剧烈而失去作用。 2、无机净水剂耐温性能好[2],但稠油污水悬浮物含量过高,无机净水剂会 与水中悬浮物产生大量絮体从而降低设备的 固一液分离效率,因此无法使用。 3、在采出液被举升到地面及脱水过程中 添加了大量的化学药剂,这些药剂残留在污 水之中,使污水形成了稳定的乳化液。这种 污水不仅含油量高,加之超稠油粘度大,使 污水的净化更加复杂,处理难度更大。 四、 由于稳定性,感观为深棕色不透明液体,将此 污水样品在室内放置几个月或更长的时问都 不发生变化。其原因是在原油开采和处理过 程中加入了大量的化学助剂,污水形成了比 较稳定的乳化液,很难破乳[3、4]。另外, 高温及污水中高含油和悬浮物的存在,使普 通净水剂对这种稳定的乳化液作用甚微。为 此,为了达到污水处理的预期目标,必须研 制开发耐高温且具有极强适用性的净水剂。 1、净水剂的制备 该净水剂的制备包括以下两个步骤: ①阳离子共聚物的制备 在反应釜中按配比加入一定量的去离 子水、烯丙基氯化铵、丙烯酰胺单体、二甲 胺、过硫酸盐催化剂[5、6],搅拌均匀并用 氮气置换反应釜中的空气,在6O~7O℃温度 下反应54'时,取样检测分子量合格后加入终 止剂停止反应[7]。 ②净水剂的制备 在带搅拌的反应器中按比例要求加 入一定量的阳离子共聚物、甲醛溶液,在 4O~50℃温度下反应2小时后加入四乙烯五胺 溶液,在65~70℃温度下反应34'时,之后降 温至25℃以下,滴加定量季胺化剂,滴加完 毕反应24'时即得产品I。 2、净水剂对实验 实验分常规处理温度(95℃)、高温 (150℃)两个部分。 2.1常规处理温度实验 2.1.1主要仪器及药品 实验仪器选用山东鄄城新华电热仪器厂 生产的测仪器选用 参比药剂选用辽河油田设计院道博尔 117 匿曼譬臣曼 基 堡曼 曼 星 溢 石油新技术开发有限公司生产的对常温特稠 油、超稠油污水具有普遍适用性的。 2.1.2实验方法 将验仪器中搅拌升温至95℃后,分别加入定 量和I,恒温搅拌1小时后停止搅 拌,静置0.5小时,之后由仪器中部取水样检 测油及悬浮物含量。 2.1.3检测依据 污水含油量及悬浮物含量的测定采用 5329—1994碎屑岩油藏注水水质推荐指 标及分析方法。 2.1.4实验结果(见表3) 2.2高温实验 2.2.1主要仪器及药品 实验仪器选用山东鄄城新华电热仪器厂 生产的测仪器选用 参比药剂选用辽河油田设计院道博尔 石油新技术开发有限公司生产的对常温特稠 油、超稠油污水具有普遍适用性的。 2.2.2验方法 将仪器中搅拌升温至15O℃后,分别用N 压入 定量和I,恒温搅拌1小时后停止 搅拌,静置0.5小时,之后由仪器中部带压取 水样检测油及悬浮物含量。 2.2.3检测依据 污水含油量及悬浮物含量的测定采用 5329及分析方法。 2.2.4实验结果(见表4) 3、实验结果与讨论 由表3数据可以看出,在常规处理温度下 果基本相当,均随着净水剂加药浓度的提 高而提高,当加药浓度达~时,处理 效果达到了“油净水清”的目标 由表4数据可以看出,在高温处理条件 下,明显优于。这种现象是由于在高温条 件下污水中的粒子布朗运动加剧增加了粒子 聚结的难度,同时在高温条件下分子链 部分断裂造成理化性能改变造成的。 五、结论 自行研制的脱出污水高温除油和除悬浮物方面取得了 初步成果,证明采用此种净水剂完全可以解 决化性强且稳 定而造成的除油难的问题。研制成功,使理实现工业化成为可能。 参考文献 1、臧秀萍等.超稠油脱水工艺设计研究 【J】.油气田地面工程,2003年8期:14—15. 2、张如意等.高分子铝盐絮凝荆的应用 工业水处理,2000,20(4):14—17. 3、李智新,陈文海. 非离子型破乳 剂在油、水两相间的分配(J】.油田化学, 1992,(01):31—35. 4、李新学,林瑞森.油水界面行为对 原油乳状液破乳的影响[J].日用化学工业, 2001,(06):145.赵华章,高宝玉,岳钦艳;二甲基二烯 丙基氯化铵(合物的研究进展【J】; 工业水处理:1999年06期:22—25. 6.张跃军,顾学芳;二甲基二烯丙基氯化 铵与丙烯酰胺共聚物的研究进展【J】;精细化 工:2002年 7—2O. 7.刘瑛,张跃军,邢云杰;阳离子絮凝剂 】:化工时刊;2004年03 期:23. (上接11 6页)增大了路面的不平整度; 裂、形变等水损 害,致使路面平整度增大,而水破坏现象;,早期裂缝很少,抗老化,因此对平整度 影响较小,增加,数量逐渐增多,同时产生碎裂及形 变,致使路面平整度增大。因此稳定性、低温抗裂性以及防水损害等方面 明显优于4.2路面抗滑性能对比分析 路面的表面层的抗滑作用应是使道路使 用者行车安全和舒适,以保护路面和其他结 构层不受水和行车的破坏。反映抗滑性能的 指标为摩擦系数。 测量采用全线连续测量,每百米取得一 平均值和标准差。从测定结果来看,2005年 006 年8明显优 于普通路面。随着开放交通时间的增长,外 露的碎石逐渐被车轮磨光,且沥青面层特别 是表面层被进一步压密,因此两种路面摩擦 系数2006年的数据显示会比2005年的有所降 低,构造深度也会有所减小。但是因配良好,碾压密实,摩擦系数变化不大, 但是造 深度减少,另局部表面层出现泛油现象,摩 擦系数降低的幅度相对较大。而8泛油现象,所以,试验段8合理,候条件以及交通量条件。因此,根据以上 数据显示以及理论分析,定性,从而具有很好的抗滑能力和抗辙槽 能力以及良好的不透水性。 118 4.3路面承载能力对比分析 路面需具有优良的使用性能,即在设计 使用期间的行车荷载反复作用下,路面不会 发生结构性破坏。路面弯沉时反映路面承载 能力的主要参数。根据对两种路面进行检测 的测定结果。 本检测为动态测试,使用的设备是丹麦 锤式弯 沉仪)。该测试数据取中央弯沉值能够客观的反映出道路的承载能力,检测每 5测定结果来看,2005年通 车交付使用时弯沉值相差不大,但2006年同期检测情况 集料问良好的嵌挤作用使混合料产生很好 的抵抗荷载变形的能力,而密集配沥青混凝 土(温稳定性差,因此在高温条 件下,沥青砂浆的粘度变小,承受变形的能 力急剧下降,很容易产生永久变形,造成车 辙、拥堆等。因此交付使用一年后,普通路 面的弯沉之的增加幅度大于幅度,说明劳耐 久性等路用性能优于普通沥青路面。 5、小结 集料骨架占70%以上,粗 集料之间的接触面很多,嵌挤作用良好,细 集料很少,玛蹄脂部分仅填充了粗集料间的 空隙,荷载主要由粗集料骨架承受,即使高 温下沥青玛蹄脂的粘度下降,对抵抗荷载变 形的能力也不会有太大影响,因此有较强的 高温稳定性。在低温条件下,玛蹄脂有较好 的粘结作用,其韧性和柔性使得混合料低温 抗裂性很好。若使用改性沥青,混合料的低 温抗裂性能可大幅提高。而且用坚硬的、粗糙的、耐磨的优质石料,另 一方面矿料采用间断级配,粗集料含量高, 路压实后表面形成大的空隙,构造深度大, 必然使抗滑性能提高。 且沥青膜较厚,混合料的空隙率小,沥青与 空气接触较少,对下面的沥青层和基层由较 强的保护作用和隔水作用,因此沥青混合料 耐老化性能好,路面有较高的整体强度和稳 定性。 通过对试验段的观测,该路段并未出现 明显车辙、拥包、泛油、开裂,沥青面层的 剥落、松散和唧泥等病害等病害,说明采用 温稳定性)强,辙槽可减轻30%一40%,从而 纵、横平整度能保持较长时间;表面粗糙度 好,即构造深度好,抗磨耗能力强,因此抗 滑性能较好,行车较安全;玛蹄脂的粘结作 用及韧性与柔性使混合料有较好的低温抗裂 性,因此期裂缝较少 在 2005年和2006年同期对凝土路面的检测对比,平整度、弯沉、摩 擦系数和车辙等各项指标的检测数据均进一 步证明了8性能均优于普通沥青路面。用性能的耐久性可较普通沥青混凝土延长 20%一40%,而面施工投资仅增加约20%。 综上所述,温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗滑 性等优良的路用性能,的广泛应用将有效避免或延迟早期病害,具 有很好的长期经济效益。
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