反相破乳劑處理油田污水室內試驗研究

韓洪升，柳默瀟，關連旭

（1. 東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國石油管道鄭州輸油氣分公司， 河南 鄭州 472100）

反相破乳劑處理油田污水室內試驗研究

韓洪升1，柳默瀟1，關連旭2

（1. 東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國石油管道鄭州輸油氣分公司， 河南 鄭州 472100）

擬采用向污水中添加反相破乳劑的方法提高油田污水內油滴粒徑進一步油水分離效率，提出了與之相符的破乳劑優選指標和優選方法。根據提出的優選指標對各反相破乳劑和加劑量進行了優選，并用模擬采出水測試了在不同作用時間下優選藥劑的處理效果。實驗表明，所選出的破乳劑S1在加劑量為20 mg/L時能夠很好的符合處理要求，且藥劑作用時間越長，污水中油滴粒徑增大幅度越大，水樣中1μm以下油滴濃度和含量越小。

反相破乳劑； 含油污水處理； 模擬水樣； 油滴粒徑

目前,大油田采出液綜合含水率已達到95%以上。為此、提高油水分離效率、增加污水處理能力是目前面臨一個重要課題[1]。從前期的研究中發現將聚并等流分離器和粗粒化設備聯合使用處理含油污水時可以達到很好的效果[2]，但污水中粒徑很小的油滴仍然無法分離出來[3]，這部分的油滴粒徑絕大部分小于1μm。本文通過在含油污水中添加化學藥劑來提高粒徑小于1μm的油滴的相互聚并機會，減小1μm以下的油滴含量，使之易于分離，從而進一步提油、水分離的分離效果[4]。本文根據前期的研究成果，提出了與之相符的破乳劑優選指標和方法，通過室內實驗，優選出可減少1μm以下粒徑油珠數量的藥劑，確定出藥劑的最佳劑量并采用室內配制的模擬采出水測試了在不同振蕩時間下優選藥劑的處理效果。

1 實驗部分

1.1 破乳劑篩選實驗

1.1.1 材料及實驗步驟

油井采出液取自高129更47井，破乳劑：S1，S2，S3，S4，S5由大慶油田設計院提供。

實驗步驟：取兩個500 mL錐形瓶，一瓶加入藥劑，一瓶不加藥劑作為對比。將油井采出液倒入分液漏斗中，待其靜置分層后分別取500 mL采出水樣于錐形瓶中，并向兩錐形瓶中加入等量的少量浮油。將兩錐形瓶置于45 ℃水浴中加熱60 min，后放入振蕩器中在360 r/min及45 ℃下振蕩30 min。振蕩后將兩錐形瓶中水樣倒入分液漏斗中靜置15 min。靜置后從分液漏斗底部分別取水樣測量油滴粒徑分布和含油量。

1.2 模擬水樣的配制及不同振蕩時間下優選藥劑的處理效果實驗

1.2.1 實驗材料及實驗步驟

模擬水樣由油樣及水樣兩部分組成。油樣：大慶油田有限責任公司第一采油廠中一聯合站外輸原油；水樣：根據中一聯的油井采出液游離水水質分析數據配制的人工水樣，其具體配方為：w(NaCl)=0.1995%;w(NaHCO3)=0.3024%;w(Na2CO3)=0 .0171%;w(Na2SO4)=0.0001%;w(CaCl2)=0.0002%;w(Mg Cl2·6H2O)=0.000 7%[5]。聚合物：聚丙烯酰胺，相對分子量350萬。表面活性劑：OP-10。

模擬采出水樣配制步驟：在容量為500 mL的廣口瓶中加入聚合物含量為1 500 mg/L，表面活性劑含量為10 000 mg/L的水樣100g； 向廣口瓶中加入100 g油樣后放入45 ℃水浴中恒溫60 min；將廣口瓶中的油樣和水樣用德國IKA公司生產的T25型均質儀，在20 000 r/min的轉速下乳化7 min制得含油量為50%的油珠母液(平均油珠粒徑經粒度分布儀測量為2.44μm，油珠粒徑分布為0.85～5.85μm)。配制好母液后即可配制模擬采出水樣，其步驟為：在容量為600 mL的塑料瓶中加入398.4 g的水樣。向塑料瓶中加入制備的油珠母液1.6 g后上下手振20次可制得含油量為2 000 mg/L的模擬采出水。

不同振蕩時間下優選藥劑的處理效果實驗步驟：取4瓶模擬采出水樣，其中3個作為加藥樣，另外一個作為空白樣，均加入8 g左右原油后放入振蕩器中在360 r/min下振蕩，振蕩溫度45 ℃。振蕩前先向一個瓶中加入0.8 mg優選藥劑，振蕩15min及30 min后向另外兩個塑料中分別加入0.8 mg優選藥劑并繼續震蕩。當總震蕩時間為120 min停止震蕩并靜置15 min后測量各樣品下部水中的含油量及粒徑分布。同理，再取3瓶模擬采出水樣其中一個為空白樣當震蕩時間分別為60、90 min時加藥重復實驗。其中振蕩時間根據采出液在管道中的流動時間來確定，根據采油一廠內集輸管道數據確定為總振蕩時間120 min。

1.3 評價參數

藥劑效果的評價采用三個參數來評價，一是根據相對最小10%粒徑P10，二是根據相對粒徑小于1 μm油滴含量P1μm，三是根據油滴體積平均粒徑D［4, 3］。

P10計算公式為：

其中：d0—空白樣最小10%粒徑；

C0—空白樣含油量；

Ci—加入第i種藥劑后污水含油量

P1μm計算公式為：

其中：c1μm—空白樣粒徑小于1μm油滴含量，mg/L；

C1μm—加藥樣粒徑小于1μm油滴含量，mg/L

P10越大時說明相對于空白樣，最小10%粒徑值提高得效果越明顯。P1μm越小說明相對于空白樣，藥劑對減小1μm以下油滴的效果越好。當加藥樣與空白樣D［4 , 3］之比越大，說明藥劑增大油滴粒徑的效果越明顯。

2 結果與討論

2.1 藥劑優選

實驗結果見表1。

表1 藥劑與藥劑濃度優選實驗數據表Table 1 The optimized selection of reverse demulsifiers and its additive dosage

根據表1可知，隨著加藥量的增大，藥劑對最小10%粒徑值提高得效果越明顯。當藥劑量為10 mg/L時，S1和S2的效果相對較好。當S1加藥量為20 mg/L時，S1的效果要明顯優于其他藥劑。隨藥劑量的增大，處理后水樣小于1 μm油滴的含量亦在減小。當S1加藥量為20 mg/L時，S1的效果要明顯優于其他藥劑。故從增大最小10%粒徑值和減少粒徑在1μm以下油滴效果來看，最優藥劑為S1，最優藥劑量為20 mg/l。

2.2 模擬水樣加藥后不同振蕩時間處理效果實驗

實驗結果見表2。

由表2表3可見，相比于空白樣，加藥樣1 μ m以下油滴含量均在減小，即P1μm值在增大。說明藥劑作用時間越長，藥劑的處理效果越好。空白樣水樣的體積平均徑為14.23μm和15.54μm，相對于空白樣，添加藥劑可以增大油滴的體積平均粒徑，而隨著藥劑作用時間的增加，加藥樣與空白樣體積平均徑之比在增大，說明水樣中油滴體積平均徑增大的幅度變大。這是由于藥劑作用時間越長，油滴表面活性下降越大，油滴聚并在一起的幾率就大，使得油滴的體積平均粒徑增大。

Experiment Study on Treatment of Oily Wastewater by Reverse Demulsifier

HAN Hong-sheng1，LIU Mo-xiao1，GUAN Lian-xu2
（1. College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China；2. PetroChina Pipeline Company Zhengzhou Oil & Gas Transportation Sub-company, Henan Zhengzhou 472100, China）

The method of adding reverse demulsifier into the oily wastewater was adopted to increase the droplet size to further improve the efficiency of oil-water separation, and the corresponding optimized indicators of demulsifiers were put forward. The optimized selection of the reverse demulsifiers and its additive dosage was carried out by indoor experiments based on the optimized indicators. Artificial produced water was used to test treatment effect of the optimized demulsifier under different action time. The experiment results show that demulsifier S1 with additive dosage of 20mg/L can accordance with requirements of the processing very well, and with the increase of action time, average size of droplets increases, and amount of the droplets whose size is less than 1μm decreases.

Reverse demulsifier; Oily wastewater treatment; Simulated water sample; Oil droplet size

X 703

： A

： 1671-0460（2014）04-0620-02

2013-10-17

韓洪升（1950-），男，河北海興人，教授，博士，東北石油大學畢業，研究方向：復雜流體流動及數值模擬。

柳默瀟（1989-），男，遼寧沈陽人，研究生，研究方向：復雜流體流動及數值模擬。E-mail：563650058@qq.com。