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油田含聚废水中聚合物的测定指标及方法

日期:2021/2/19 17:00:20 来源:巩义市大千净化材料有限公司

    常规污水性质研究一般需要测定污水黏度、污水透光率、含油量、固悬物浓度及粒径中值等,测定方法主要参照相关行业标准SY/T5329—2012碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法。油田含聚污水中由于成分和性质的更复杂化,常规水质指标的测定结果受聚合物的影响和干扰,测定难度较大。为表征含聚污水的稳定性,除常规水质指标外,还需要测定溶液的其他性质及参数,包括电导率、表面张力、聚合物分子量、聚合物水解度、Zeta电位值等。

    (1)产出聚合物浓度的测定

    聚丙烯酰胺浓度测定有凝胶色谱法、浊度法、荧光分光光度法、黏度法、沉淀法、超滤浓缩薄膜干燥法、淀粉-碘化镉比色法等多种方法。其中淀粉-碘化镉比色法测定聚丙烯酰胺溶液浓度是目前绝大多数油田普遍采用的方法,但该方法对标准曲线的制作要求极高,测试范围较窄,测试结果受聚丙烯酰胺的相对分子量和水解度等因素的影响。

    (2)聚合物分子量和水解度的测定

    聚丙烯酰胺的分子量也是影响水质的重要因素。产出聚合物分子量越大,水质恶化越显著。我国颁布了相应的标准测定聚合物分子量和水解度,现场产出液由于受到盐、水质等杂质的干扰,常规方法测试误差较大。采用美国微孔切向流超滤系统,对产出液进行粗滤—除氧—抽提—过滤—超滤纯化浓缩,消除产出液中盐等杂质,获得较纯净的聚合物溶液,再应用传统方法可准确测定聚合物分子量和水解度。

    (3)聚合物分子尺寸的测定

    聚丙烯酰胺分子尺寸的测定有助于研究聚合物与储层岩石孔喉尺寸的配伍关系,测量聚合物分子尺寸的方法有Flory特性黏数理论半经验公式(测量参数:均方根末端距、平均回旋半径)、微孔滤膜过滤方法(测量参数:水动力学直径)、动态光散射方法(测量参数:水动力学半径、分子量)等。

聚丙烯酰胺浓度测定方法

    (4)聚合物微观结构的表征

    AFM技术最早被用于观测聚合物的结构,其方法主要是将聚丙烯酰胺溶液滴在云母片上,待其自然干燥、风干,通过原子力探针表征聚合物分子的展布结构。扫描电镜技术可直观明显地观察到含聚污水中产出聚合物的微观形貌、不同浓度表面活性剂聚集体的形貌特征。对于现场含聚污水,怎样排除盐等杂质对聚合物真实形貌的干扰还需探索更好的方法。

    (5)Zeta电位的测定

    测定油珠表面的Zeta电位一般采用电泳法,所用的测试仪器为Zeta电位测定仪。利用该设备实验研究聚合物对油/水界面Zeta电位的影响表明,溶液中聚合物分子为负电荷,随着聚合物浓度的增加,在油水界面处吸附的聚合物质量也随之增多,乳状液Zeta电位随之增大,油珠间的静电斥力增大,油珠之间聚并的概率变小,稳定性相应增加,油水分离难度加大。

    (6)含油率的测定

    含聚污水中一个重要的特点就是油珠变小。与普通污水油珠粒径相比,含聚污水粒径更为细小,中值一般<10μm,属于典型的乳化油,单纯用静止沉降法难以去除,油水分离比较困难。

    含油率的测定,已有了相应的标准(SY/T6576—2003;GB/T16488—1996),测定方法包括红外光度法和紫外光度法。聚合物的存在对含油污水中含油率测定结果会产生影响,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时油水界面存在乳化层,乳化层中的油不能完全转移到汽油中,致使测定结果偏低。采用加热和加破乳剂等技术消除聚合物驱含油污水油水界面乳化层可提高含油率的测定精度,当温度为40℃,破乳剂加药浓度为100mg/L,放置时间大于4h时,含油率的测定结果相对偏差小于15%,但该方法测试时间较长,不利于现场的快速测试。

聚丙烯酰胺分子量测定方法

    (7)固体悬浮物及粒径中值的测定

    固悬物含量的测定,目前几乎都是采用行业标准(SY/T5329—2012)推荐的滤膜过滤法进行测量。但是对于含聚污水,由于聚合物的干扰,滤膜过滤法测试含聚污水中悬浮物浓度耗时长,测定误差大。关于注水中悬浮固体粒径中值的测定,主要有美国腐蚀协会行业标准推荐的显微镜观测法。行业标准(SY/T5329—2012)推荐的库尔特颗粒计数器或同类仪器,该类设备一般是利用电阻抗原理,测试的是可通过一定孔径尺寸微孔管的水样中的粒径中值,测定结果并非水样中全部悬浮颗粒的粒径中值。

    利用原子力显微镜、环境扫描电镜等岩矿测试手段对滤膜上的固悬物进行表征显示,不含聚合物产出水滤膜上的悬浮物粒径小于0.5μm,属于隐晶质物质,呈分散分布。当产出聚合物浓度为100mg/L时,滤膜悬浮物呈现明显的絮团状,无定形,粒径≥20μm,与库尔特颗粒计数器所测结果相差较大,说明对于化学驱产出水库尔特测粒径分析法存在一定误差。

    (8)腐蚀速率

    产出聚合物的加入,使注入水室内动态腐蚀率整体呈上升趋势,但略有波动。说明聚合物对腐蚀影响较复杂,在聚合物浓度为150mg/L时,腐蚀速率最高,但产出聚合物加速腐蚀的作用轻微。

文章来源《海上油田含聚合物污水回注储层保护技术》

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