聚醚聚季铵盐及其负载型破乳剂破乳性能及机理

发布时间：2020-08-11 12:06

【摘要】：化学破乳法是常用的高效破乳方法,通过破乳剂与油/水界面膜上乳化剂作用,改变油/水界面性质,使液滴破乳脱稳。三元复合驱采出水乳化程度高、稳定性强,破乳是实现高效处理的前提。采用常规破乳剂进行破乳,采出水中微细粒级油滴聚并困难,破乳剂与驱油表面活性剂在油滴表面竞争性吸附导致二次乳化,微细粒级油滴破乳是三元复合驱采出水处理关键环节。论文采用自制的聚醚聚季铵盐反相破乳剂(PPA)和负载型反相破乳剂(PPA@SiO_2)对三元复合驱采出水进行破乳研究,PPA@SiO_2是一种集破乳与吸附于一体的功能性吸附剂。着重研究破乳剂PPA和PPA@SiO_2对三元复合驱采出水进行破乳的性能评价、顶替置换破乳机理和电中和破乳机理。主要内容如下:(1)破乳剂PPA和PPA@SiO_2对三元复合驱采出水的破乳性能研究。根据大庆油田采油一厂三元复合驱采出水水质分析结果配制模拟水样,通过FTIR对负载型破乳剂化学稳定性进行了分析,负载型破乳剂在pH=2~10范围内,稳定性较好。溶剂稳定性试验表明,负载型破乳剂在石油醚中稳定性更好。通过破乳前、后模拟水样含油量、界面张力、油滴粒径分布等参数对破乳剂PPA和PPA@SiO_2的破乳性能进行评价,并将破乳剂PPA与商用破乳剂S-01的破乳性能进行对比。随着破乳剂用量增大、破乳温度升高、破乳时间延长,三元复合驱采出水模拟水样中含油浓度降低、界面张力降低、油滴粒径增大。破乳剂PPA用量110 mg/L、破乳温度50 ~oC,破乳时间90 min条件下,水样含油量降至97.2mg/L,界面张力降至22.45 mN/m,油滴平均粒径d_(90)=365μm。随着破乳温度升高,三元复合驱采出水模拟水样的含油量降低、油滴粒径增大、界面张力下降;随着pH增大,三元复合驱采出水模拟水样的含油量先降低后升高、油滴粒径先增大后减小、界面张力先降低后增大;随着盐含量增大,三元复合驱采出水模拟水样的含油量减小,界面张力降低,Zeta电位绝对值减小。(2)聚醚聚季铵盐及其负载型破乳剂顶替置换破乳机理研究。从油/水界面膜薄化行为、破乳剂和驱油表面活性剂竞争吸附热效应以及负载型破乳剂分子结构变化层面研究顶替置换破乳机制。采用高速显微成像技术技术测试油/水界面膜变化行为,考察破乳剂用量、破乳温度及体系pH值对油/水界面膜薄化速率与破裂速率常数的影响。破乳剂用量增加,破乳温度升高,体系pH值偏酸性情况下会增大油/水界面膜薄化速率,减小界面膜强度,加快油/水界面膜破裂。破裂速率常数最高达到0.0173 1/s,界面膜薄化速率最高达0.0078 mm/s;通过AFM分析了破乳前、后油/水界面膜形貌,Image Rq值增大,破乳剂分子吸附到油/水界面膜,与原有乳化剂产生了顶替置换;通过液滴形状分析了破乳后油/水界面膜弹性模量变化,弹性模量降低,界面膜抵抗弹性形变能力降低,油滴易聚并;采用微量热仪测试了破乳剂与驱油剂竞争吸附热效应与变化规律,界面活性较高的破乳剂扩散到油/水界面膜并松散排列,取代原先排列紧密的乳化剂分子,形成了弱强度新膜,该过程是吸热过程。采用FTIR和XPS分析负载型破乳剂破乳前后分子结构的变化,破乳后分子结构中出现S=O基团伸缩振动峰,证明了破乳剂分子顶替置换了界面膜上乳化剂分子;XPS分析结果表明,破乳后出现S元素分峰拟合出的两个峰代表了两种含硫官能团,也进一步证明了产生顶替置换破乳作用。(3)聚醚聚季铵盐及其负载型破乳剂电中和破乳机理研究。通过研究破乳剂用量、破乳温度以及pH值对三元复合驱采出水模拟水样的Zeta电位及电导率影响,揭示了电中和破乳机理。三元复合驱采出水体系Zeta电位绝对值降低,表明破乳剂中氮正离子所带的正电荷与油滴表面负电荷产生中和,油/水界面膜双电层被压缩,油滴之间斥力作用减弱,油滴之间产生聚并;三元复合驱采出水体系电导率上升,通过电中和破乳后油水产生分离。电导率曲线斜率增大,破乳、分离速度加快。本文包含图59幅,表7个,参考文献136篇。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE39
【图文】：

总体技术,思路,技术路线,论文

图 1-1 总体技术思路Figure 1-1 Overall technical design1.3 技术路线（Technical Route）论文技术路线如图 1-2。

技术路线图,技术路线,破乳性能,硕士学位论文

技术路线

标准曲线,含油量,标准曲线,破乳剂

3 聚醚聚季铵盐及其负载型破乳剂破乳性能评价复合驱模采出水模拟水样配制与负载型破乳剂Preparation of Simulated Produced Water fromASPt of Supported Demulsifiers Stability）油量标准曲线绘制油醚将 500mg 原油溶解，在 100mL 容量瓶中定容配制成 50量取溶液 2.00、4.00、8.00、16.00 和 32.00 mL 置于 100 mL定容成油含量为 100、200、400、800 和 1600 mg/L 的溶液。测量各样品的吸光度，所得结果见图 3-1。

【参考文献】