CN106365221B - 一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，该除油剂金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂、4A沸石、羧甲基纤维素钠、氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚和水复配而成。所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂是一种具有长碳链烷基非极性基团、金刚烷基极性基团的分子。本发明的除油剂具有制备工艺简单、成本低，耐温耐盐性能强和除油效果好的特点，耐温达240℃，耐矿化度达240000mg/L，除油率达到97％以上，较现有的药剂提高50％以上。因此，本发明可广泛地应用于三元复合驱产出水的除油工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油田污水处理的除油剂，具体涉及一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂。
背景技术
随着油田的不断开采，采油技术不断发展，先后经历了一次、二次、三次采油，我国部分油田已经陆续进入三次采油阶段。常见的三次采油方法有聚合物驱油、三元复合驱油、二元驱油(碱－聚合物驱油，即AP驱油)、碱驱油、泡沫复合驱油等，其中又以三元复合驱采油技术最为典型。有关研究表明，三元复合驱可明显地提高原油采收率，具有广阔的应用前景。但由于三元复合驱采出水中含有大量的聚丙烯酰胺，表面活性剂和碱，使得三元复合驱采出水不同于一般的含油污水，主要特点是：污水量大，污水粘度高，水中油滴及固体悬浮物的乳化稳定性强。如果任意排放这些含油污水，必然带来严重的后果，不但浪费水和原油，而且会严重污染周围环境，因此必须合理处理和利用，以创造良好的环境效益和社会经济效益。目前，三元复合驱采油污水的主要处理途径一般有三种：(1)处理达到排放标准后外排；(2)处理达到一定标准后用作注水开采的回注水或注入废地层；(3)作为聚合驱溶液的配制用水。从目前国内油田的处理工艺来看，最有经济效益和行之有效的仍然是达到一定标准后用作注水开采的回注水或注入废地层。但是无论哪一途径，亟待解决的问题是油的去除。
三元复合驱采出污水的除油方法主要有化学破乳法、气浮法、电化学法和吸附法。(1)化学破乳法是通过向含油污水中投加化学药剂，药剂水解后能形成带正电荷的胶团，并能与带负电荷的乳化油发生电中和作用，降低油珠表面电位，再经过其它处理，使油珠聚集，粒径变大，从而达到油水分离的目的；(2)气浮法是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡，依靠气泡表面能吸附油滴或悬浮物的特性达到分离的目的。根据气泡形成机理，可以将气浮法分为溶气气浮法、散气气浮法和电解气浮法，其中溶气气浮法产生的气泡的直径为20～60μm或更小，且稠密均匀，对乳化油处理效果最好；(3)电化学法包括电凝聚法和电火花法。电凝聚法是利用溶解性电极电解含油污水，从溶解性阳极溶解出金属离子，金属离子水解生成氢氧化物，吸附和凝聚乳化油与溶解油，然后经过沉淀将油去除；电火花法是利用交流电来去除含油污水中的乳化油和溶解油，在电场作用下筒内的导电颗粒间会产生电火花，油分在电火花和水中均匀分布的氧的作用下被氧化和燃烧分解；(4)吸附法是利用亲油性材料来吸附水中的油，对溶解油的处理效果最好，吸附法可以分为表面吸附法、离子交换吸附法和专属吸附法。最常见的吸附剂是活性炭，对油有很好的吸附性能，但成本高，再生困难，一般只用于含油污水的深度处理。
蔡璐的“金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂的合成”一文提到一种具有较强刚性结构的金刚烷表面活性剂，该表面活性剂具有独特的生理活性、良好的相容性及其他功能(如抗菌、抗腐蚀、抗静电)等性质。由于金刚烷整个环系具有周正对称、高度稳定的结构特征，所以可以与油滴的极性物质发生化学吸附作用而形成桥联，聚结除油，同时，该表面活性剂还能有效提高油包水型乳状液的破乳效果，适合于三元复合驱采出污水的除油处理。
发明内容
本发明针对现有技术的不足而提供一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，本发明的除油剂具有制备工艺简单、成本低，耐温耐盐性能强和除油效果好的特点，耐温达240℃，耐矿化度达240000mg/L，除油率达到97％以上，较现有的药剂提高50％以上。
本发明公开了一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，该除油剂金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂、4A沸石、羧甲基纤维素钠、氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚和水复配而成。所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂是一种具有长碳链烷基非极性基团、金刚烷基极性基团的分子，其分子式如下：
所述的除油剂各组成的组份如下：
所述的除油剂各组成的组份如下：
本发明的另一个目的在于提供一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂的制备方法，该除油剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)将上述比例的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为250～350ppm，加热温度40～50℃，加热时间为20～30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
(2)将上述比例的4A沸石和氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为500～600ppm，加热温度30～40℃，加热时间为10～15min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
(3)将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为350～450rpm，加热温度50～60℃，加热时间为30～35min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的除油剂。
一种三元复合驱采出水的除油剂，其使用工艺过程如下：
根据油田三元复合驱产出污水中含油情况，向污水中加入本发明的除油剂，实现破乳和油水分离，回收石油类物质后，供后续工艺进一步处理。除油剂的具体加入量如下：
(1)含油α≥500mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为50～150mg/L；
(2)500﹥含油α≥300mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为30～50mg/L；
(3)300﹥含油α≥100mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为10～30mg/L；
(4)含油α＜100mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为0.5～10mg/L。
本发明提供的三元复合驱采出污水除油剂，其属于阳离子表面活性剂，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂带有一个正电荷，可以与残留的聚丙烯酰胺阴离子聚合物发生电性中和反应，破坏了聚合物的强乳化能力，从而起到破乳的效果，同时由于分子上金刚烷极强的刚性，使得该分子的耐温性能非常优越；此外，该表面活性剂还具有较强的吸附性能，具有较强的界面改性功能；所述的4A沸石是无毒无味的白色粉末，具有较强的的钙离子交换能力，表面吸附能力强，可以将乳化油吸附到其表面，然后发生沉降。羧甲基纤维素钠和氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚具有较强的热稳定性能以及抗污垢再沉积的作用。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的除油剂的原料来源广泛，合成工艺简单，产物易于获得和运输保存；
(2)本发明的除油剂具有较强的耐温抗盐性能，可耐温达240℃，耐矿化度达到240000mg/L；
(3)本发明的除油剂是无机有机复合配方，具有低成本高效率的优势；
(4)本发明的除油剂具有除油效率高的特点，三元复合驱采出污水的除油率达97％以上，较现有的药剂提高50％以上，满足了三元复合驱采出污水的除油预处理的要求。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：除油剂BD1及其制备方法
(1)除油剂BD1的组成及其组份如下：
根据已有文献，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)除油剂BD1的制备方法如下：
①将20份的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和5份羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为250ppm，加热温度40℃，加热时间为20min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
②将10份的4A沸石和15份氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为500ppm，加热温度32℃，加热时间为10min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为350rpm，加热温度50℃，加热时间为30min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的除油剂BD1。
实施例2：除油剂BD2及其制备方法
(1)除油剂BD2的组成及其组份如下：
根据已有文献，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)除油剂BD2的制备方法如下：
①将20份的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和8.5份羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入50份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为300ppm，加热温度42℃，加热时间为30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
②将16份的4A沸石和22份氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入50份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为600ppm，加热温度36℃，加热时间为15min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入50份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为380rpm，加热温度53℃，加热时间为35min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的除油剂BD2。
实施例3：除油剂BD3及其制备方法
(1)除油剂BD3的组成及其组份如下：
根据已有文献，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)除油剂BD3的制备方法如下：
①将20份的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和12.5份羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入55份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为320ppm，加热温度43℃，加热时间为25min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
②将12份的4A沸石和26份氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入55份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为530ppm，加热温度30℃，加热时间为12min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入55份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为420rpm，加热温度55℃，加热时间为32min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的除油剂BD3。
实施例4：除油剂BD4及其制备方法
(1)除油剂BD4的组成及其组份如下：
根据已有文献，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)除油剂BD4的制备方法如下：
①将20份的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和20份羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入60份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为350ppm，加热温度50℃，加热时间为28min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
②将18份的4A沸石和30份氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入60份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为560ppm，加热温度40℃，加热时间为14min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入60份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为450rpm，加热温度60℃，加热时间为33min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的除油剂BD4。
实施例5除油剂BD1的现场应用
联合站LM3的来水为三元复合驱产出水，试验处理规模为80m3/d，来水含油量752mg/L，污水矿化度125680mg/L，来水温度70℃，利用本发明的除油剂BD1对联合站LM3的污水进行除油处理，除油剂BD1的投加量为5.6kg/d，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为70mg/L，处理后含油量降低到18.0mg/L，含油量降低97.6％，达到工艺要求。
实施例6除油剂BD2的现场应用
联合站LM5的来水为三元复合驱产出水，试验处理规模为70m3/d，来水含油量823mg/L，污水矿化度182356mg/L，来水温度72℃，利用本发明的除油剂BD2对联合站LM5的污水进行除油处理，除油剂BD2的投加量为5.6kg/d，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为80.0mg/L，处理后含油量降低到12.3mg/L，含油量降低98.5％，达到工艺要求。
实施例7除油剂BD3的现场应用
联合站LM8的来水为三元复合驱产出水，试验处理规模为90m3/d，来水含油量688mg/L，污水矿化度153250mg/L，来水温度75℃，利用本发明的除油剂BD3对联合站LM8的污水进行除油处理，除油剂BD3的投加量为6.3kg/d，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为70mg/L，处理后含油量降低到13.1mg/L，含油量降低98.1％，达到工艺要求。
实施例8除油剂BD4的现场应用
联合站LM10的来水为三元复合驱产出水，试验处理规模为100m3/d，来水含油量850mg/L，污水矿化度192850mg/L，来水温度73℃，利用本发明的除油剂BD4对联合站LM10的污水进行除油处理，除油剂BD4的投加量为8.0kg/d，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为80mg/L，处理后含油量降低到18.7mg/L，含油量降低97.8％，达到工艺要求。
Claims (4)
1.一种金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，其特征在于，所述的除油剂由金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂、4A沸石、羧甲基纤维素钠、氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚和水复配而成，所述的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂是一种具有长碳链烷基非极性基团和金刚烷基极性基团的分子，其分子式如下：
2.根据权利要求1所述的金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，其特征在于，所述的除油剂各组成的组份如下：
3.根据权利要求1或2所述的金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂，其特征在于，所述的除油剂各组成的组份如下：
4.根据权利要求2所述的金刚烷单季铵盐阳离子型三元复合驱采出水除油剂的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：
(1)将上述比例的金刚烷单季铵盐阳离子表面活性剂和羧甲基纤维素钠混合放置到第一烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为250～350ppm，加热温度40～50℃，加热时间为20～30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A；
(2)将上述比例的4A沸石和氢化牛油醇聚氧乙烯(11)醚混合放入第二烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为500～600ppm，加热温度30～40℃，加热时间为10～15min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液B；
(3)将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为350～450rpm，加热温度50～60℃，加热时间为30～35min，加热时间结束后自然降温至室温得到除油剂。
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